Найден металл, выдерживающий сверхвысокие температуры и давление — Naked Science
6 минут
Редакция
4

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
©Wikipedia

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».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:16
2 минуты
Илья Ведмеденко

Семнадцатого мая, в 20:35 (мск), должен состояться запуск ракеты Atlas V с военным спутником SBIRS GEO-5. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

Позавчера, 11:34
7 минут
Сколтех

Исследователи из Центра энергетических технологий Сколтеха предложили использовать простой и масштабируемый метод для увеличения емкости широкого спектра катодных материалов для металл-ионных аккумуляторов. Результаты работы могут быть полезны для разработки нового поколения передовых перезаряжаемых устройств хранения энергии.

Вчера, 11:37
10 минут
Мария Азарова

Исследование американских кардиологов показало, что алкоголь практически неминуемо влияет на сердечный ритм, приводя к фибрилляции предсердий. Всего одна порция вина, пива или другого спиртного более чем в шесть раз повысила риск приступа в течение следующих четырех часов.

16 мая
39 минут
Александр Березин

В июне 2020 года канадские астрономы рассчитали, что в Млечном Пути может быть пять миллиардов планет, похожих на Землю и вращающихся вокруг звезд, похожих на Солнце. Однако это лишь видимая часть айсберга обитаемых планет. Дело не только в том, что вокруг звезд других типов их больше: и сами условия на экзопланетах в других системах могут быть куда благоприятнее для жизни, чем у нас с вами. Попробуем понять почему.

16 мая
2 минуты
Sergei Sobol

Обращаете внимание, какой творческий подход проявляют дизайнеры при создании электрических мотоциклов? Каждый из них уникален своими особенностями, и наш сегодняшний фаворит – концептуальный электрический байк BMW Motorrad – не исключение. Он создан дизайнером из Валенсии Яго Валино (Iago Valino), вдохновившимся кастомными мотоциклами мастерской El Solitario. А эстетика байка навеяна культовыми мотоциклами Ural, в которые советские инженеры добавили собственный взгляд на традиции BMW.

Вчера, 11:37
10 минут
Мария Азарова

Исследование американских кардиологов показало, что алкоголь практически неминуемо влияет на сердечный ритм, приводя к фибрилляции предсердий. Всего одна порция вина, пива или другого спиртного более чем в шесть раз повысила риск приступа в течение следующих четырех часов.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

24 апреля
9 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали обратную связь всех конечных точек смертности с содержанием омега-3-полиненасыщенных жирных кислот. Согласно их выводам, более высокие уровни некоторых основных ПНЖК в тканях и крови могут снижать вероятность смерти от всех причин в среднем на 13% и в итоге замедлять процесс старения.

[miniorange_social_login]

Комментарии

4 Комментария

11.07.2020
-
0
+
"Найден металл..." Какой именно металл найден?..
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 ?
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.
    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
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: