30.09.2018
Редакция Naked Science
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, 20:11
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

Позавчера, 12:28
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

Вчера, 10:39
Александр Березин

Когда полвека назад гибель динозавров объяснили падением астероида, это вызвало массовое неприятие, длившееся десятилетия. Открытие кометы, взрыв которой принес тысячелетнее похолодание в начале голоцена, привело к спорам в научной среде, которые идут до сих пор. Теперь множеству атак подверглось и открытие астероида, уничтожившего Содом. Отчего многим исследователям так трудно поверить в астероидные взрывы и о каких узких местах в современной науке это может говорить?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

Позавчера, 20:11
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

Позавчера, 12:28
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

24 сентября
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

[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?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: