KIT-ova revolucionarna zlitina: prihodnost letalstva je odporna na vročino!

KIT-ova revolucionarna zlitina: prihodnost letalstva je odporna na vročino!

Raziskovalna skupina s Tehnološkega inštituta Karlsruhe (KIT) je razvila novo ognjevzdržno kovinsko zlitino, ki ponuja obetavne lastnosti za aplikacije pri ekstremnih temperaturah. Zlitina, ki jo sestavljajo krom, molibden in silicij, je voljna pri sobni temperaturi in ostane stabilna do približno 2000 stopinj Celzija. Odpornost proti oksidaciji je tudi ena od izjemnih lastnosti tega novega razreda materialov. To odkritje v znanstveni reviji Narava je bil objavljen, pomeni pomemben napredek v temeljnih raziskavah. Materiali, odporni na visoke temperature, so še posebej pomembni za uporabo v letalskih motorjih, plinskih turbinah in rentgenskih napravah.

Prejšnje ognjevzdržne kovine so krhke pri sobni temperaturi in oksidirajo pri temperaturah med 600 in 700 stopinjami Celzija. Trenutno so v uporabi nikljeve superzlitine, ki prenesejo le temperaturna nihanja do največ 1100 stopinj Celzija. KIT-ova nova zlitina pa bi lahko omogočila izdelavo komponent za temperature nad 1.100 stopinj Celzija, kar bi omogočilo zvišanje delovnih temperatur v turbinah in tako zmanjšalo porabo goriva za okoli 5 %. Ta razvoj ni samo tehnično pomemben, ampak tudi prispeva k zmanjšanju emisij CO₂ v letalstvu in nepremičnih plinskih turbinah.

Izzivi in ​​možnosti za izboljšave

Kljub napredku pri visokotemperaturnih zlitinah še vedno obstajajo izzivi, ki jih je treba premagati. Ključna težava je odpornost proti oksidaciji, zlasti pri temperaturah med 600 °C in 800 °C, kjer obstaja nevarnost "škodljivosti". Vendar pa nad 1.000 °C nastane zaščitna borosilikatna plast, ki ščiti material pred oksidacijo. Raziskave zlitin Mo-Si-B na osnovi ognjevarnih kovin kažejo, da predstavljajo obetavne alternative superzlitinam na osnovi niklja, zlasti ko gre za izpolnjevanje zahtev letalske in vesoljske industrije glede mehanskih lastnosti in odpornosti proti oksidaciji, kot je npr. Raziščite Saško-Anhalt določa.

Za nadaljnje izboljšanje delovanja teh novih zlitin so potrebni celoviti procesi razvoja in optimizacije. To vključuje vzpostavitev proizvodne poti praškaste metalurgije, ki kot osnovo uporablja mehansko legiranje. Trenutni projekti se osredotočajo na razvoj materialov Mo-40V-9Si-8B z ustrezno prevleko za preverjanje mehanskih lastnosti in odpornosti proti oksidaciji teh materialov.

Obeti za prihodnost

Drugi cilj raziskave je razviti kovinske zlitine, ki lahko prenesejo ekstremne pogoje, vključno z visokimi temperaturami, visokimi pritiski in korozivnimi mediji. Upoštevati je treba zlitine na osnovi Cr, ki imajo ugodne fizikalne in mehanske lastnosti. Uporaba labirintnih satjastih tesnil za tesnjenje med rotorjem in statorjem je tudi pristop za zmanjšanje uhajanja zraka in povečanje učinkovitosti letalskih turbin, kar posledično pomaga zmanjšati emisije ogljikovega dioksida, kot je npr. Univerza za kovine v Bayreuthu opisuje.

Na splošno predstavlja razvoj teh novih ognjevzdržnih kovinskih zlitin pomemben napredek, ki ima tako industrijske kot okoljske posledice. Dolgoročno bi lahko ti materiali igrali ključno vlogo v vesoljski in drugih industrijah, kjer obstajajo visoke temperature in zahtevni pogoji.