Найден металл, выдерживающий сверхвысокие температуры и давление — Naked Science
30.09.2018
6 минут
Редакция
3
411

Найден металл, выдерживающий сверхвысокие температуры и давление

Японские ученые определили металл, способный выдерживать постоянное давление при сверхвысоких температурах. Это открывает возможности для новых разработок в области реактивных двигателей и газовых турбин для генерации электроэнергии.

mosibtic

Первое в своем роде исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, описывает сплав на основе карбида титана (TiC) и легированного молибден-кремний-бора (Mo-Si-B), или MoSiBTiC, высокотемпературная прочность которого определили постоянным воздействием при температурах от 1400 °C до 1600 °C.

 

«Наши эксперименты показывают, что сплав MoSiBTiC невероятно прочен по сравнению с передовыми однокристальными никелевыми суперсплавами, часто используемыми в горячих отсеках тепловых двигателей вроде авиационных реактивных двигателей и газовых турбин для генерации электроэнергии, — говорит ведущий автор исследования профессор Киосуке Ёсими из Высшей инженерной школы Университета Тохоку. — Эта работа предполагает, что MoSiBTiC, будучи высокотемпературным материалом, не входящим в число суперсплавов на основе никеля, — многообещающий кандидат для применения в этой области».

 

Ёсими и его коллеги сообщили о нескольких свойствах, указывающих на выдерживание сплавом разрушительных сил при сверхвысоких температурах без деформации. Они также наблюдали поведение сплава при воздействии на него возрастающих сил, когда в нем стали образовываться и расти трещины, пока он в итоге не разломился.

 

Трехмерная структура первого поколения сплава MoSiBTiC / © Kyosuke Yoshimi

 

Эффективность тепловых двигателей — ключ к будущей добыче энергии из ископаемого топлива и его дальнейшего преобразования в электроэнергию и двигательную силу. Улучшение их функциональности может определить, насколько эффективно мы преобразуем энергию. Ползучесть — способность материала выдерживать воздействие при сверхвысоких температурах — важный фактор, так как повышенные температуры и давление приводят к деформации. Понимание ползучести материала может помочь инженерам сконструировать эффективные тепловые двигатели, способные выдерживать экстремальные температурные условия.

 

Исследователи испытывали ползучесть сплава на протяжении 400 часов при давлениях от 100 до 300 МПа. Все эксперименты проводили на управляемой компьютером испытательной установке в вакууме для предупреждения окисления материала и попадания на него влаги, из-за которой на сплаве могла образоваться ржавчина.

 

В исследовании говорится, что сплав испытывает большее удлинение при уменьшении воздействия. Ученые объясняют, что ранее такое поведение наблюдалось только у сверхпластичных материалов, способных противостоять преждевременному разрушению.

 

Эти обнаружения — важный знак для использования MoSiBTiC в системах, функционирующих на экстремально высоких температурах — вроде систем преобразования энергии в автомобилях, силовых установок и двигательных систем в авиации и ракетостроении. Исследователи сообщают, что им еще предстоит провести несколько дополнительных микроструктурных анализов для полного понимания механики сплава и его способности восстанавливаться после воздействия высоких давлений при высоких температурах.

 

«Наша конечная цель — изобрести новаторский сверхвысокотемпературный материал, превосходящий суперсплавы на основе никеля, и заменить лопасти турбин высокого давления, сделанные из никелевых суперсплавов, новыми турбинными лопастями из сверхвысокотемпературного материала, — говорит Ёсими. — Поэтому далее мы должны улучшить устойчивость MoSiBTiC к окислению, разработав сплав и не повредив его исключительные механические свойства. И это сложная задача».

Позавчера, 17:36
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

Вчера, 12:17
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

Позавчера, 13:07
2 минуты
Илья Ведмеденко

Очевидно, Россия ведет разработку новой легкой авиационной ракеты, которую можно будет применять для поражения широкого спектра морских и наземных целей.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

Позавчера, 17:36
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

Позавчера, 17:36
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

ulogin_facebook_1816954415092168
01.10.2018
-
0
+
Чем отличается остальной мир от России ? Там наука развивается, умных людей поощряют, холят, лелеют, помогают. А в России умных гнобят, как погубили изобретателя дистанционного модуля ремонта АПЛ из СПб Петра Хлебникова. Посмел взять гос. грант на запуск серийного производства. Воровать и грабить - не мозгами работать. Левши не в почёте. Доколе ?
Kuzebay
01.10.2018
-
0
+
Мы экспериментировали с карбидами Ti ничего хорошего из этого не вышло. По сути дела в высоколегированных марках сталей карбид сам по себе образуется (если есть доступ килорода), но при обработке и свойствах металла оказывает больше негативные влияния - чем позитивные. Также непонятен на каком образце происходили испытания на давление, ведь карбиды предвестники трещин. Еще не маловажным фактором будет изготовление и ремонт изделий из данного сплава, карбиды имеют плохую свариваемость. Мое мнение, лучше вместо титана использовать необий, он и по удельному весу будет хорош и по кристаллической решетке, молибден и бор будет достаточно распределены. Бор тут зачем тоже не понятно) единственное для чего он пригоден дак это сдерживать радиацию.
    ulogin_facebook_1816954415092168
    01.10.2018
    -
    0
    +
    Откуда почерпнули, что в этом сплаве есть молибден и бор ? Я разработчик смазочных материалов. Мои патенты превзошли брендовые импортные разработки. В прототипах нашёл изобретение Тезуки Такеси из Ниппон Стил Кэмикл. Так вот бор в присадках к маслам используется, как антиокислитель. Видимо и в составе сплава тоже. Последнее моё ноу-хау - технология термообработки стали в особом масле с крайне низкой теплопередачей. Только закалка, отменяющая последующий отпуск и пескоструйную обработку поверхности от коробления. Получается подобие булата (дамасской стали) - поверхность прочная, износостойкая. Сталь плавно переходит от мартенсита к аустениту вглубь от нанослоя к нанослою. Дал этому процессу теоретическое обоснование. Внедрить удалось только на одном предприятии - производят для себя оснастку для дробления и перетирания камня в муку под производство шамотного кирпича. Закаливают так валки, шары, конусы мельниц. Сталь легированная. Технология пригодна для углеродистых сталей (обычный булат) и для легированных, допускающих термообработку. Будет интересно связаться - ООО "МегаМас-2". Ищу технологии массового применения. Веду рассылку по металлургическим комбинатам, производителям бурового инструмента, буровым компаниям, машиностроению - никого не интересует.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: