Los científicos japoneses han identificado un metal capaz de resistir fuerzas constantes en temperaturas ultra altas, ofreciendo aplicaciones prometedoras, incluso en motores de aviones y turbinas de gas para la generación de energía eléctrica.
El primer estudio de este tipo, publicado en la revista de acceso abierto de Nature Informes científicos en julio de 2018, describe una aleación basada en molibdeno-silicio-boro Mo-Si-B reforzada con carburo de titanio TiC, o MoSiBTiC, cuya resistencia a altas temperaturas se identificó bajo fuerzas constantes en los rangos de temperatura de1400oC-1600oC.
"Nuestros experimentos muestran que la aleación MoSiBTiC es extremadamente fuerte en comparación con las superaleaciones monocristalinas de vanguardia a base de níquel, que se usan comúnmente en secciones calientes de motores térmicos como motores a reacción de aviones y turbinas de gas para la generación de energía eléctrica".dijo el autor principal, el profesor Kyosuke Yoshimi de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad de Tohoku.
"Este trabajo sugiere que el MoSiBTiC, como materiales de ultra alta temperatura más allá de las superaleaciones a base de níquel, es un candidato prometedor para esas aplicaciones", agregó Yoshimi.
Yoshimi y sus colegas informan varios parámetros que destacan la capacidad favorable de la aleación para resistir fuerzas disruptivas bajo temperaturas ultra altas sin deformarse. También observaron el comportamiento de la aleación cuando se exponen a fuerzas crecientes y cuando se forman y crecen cavidades dentro de MoSiBTiC, lo que resulta en microgrietas y finalruptura
El rendimiento de los motores térmicos es clave para la futura cosecha de energía a partir de combustibles fósiles y la posterior conversión a energía eléctrica y fuerza de propulsión. La mejora de su funcionalidad puede determinar qué tan eficientes son en la conversión de energía. Comportamiento de arrastre - o del materialla capacidad de soportar fuerzas bajo temperaturas ultra altas es un factor importante ya que el aumento de las temperaturas y las presiones conducen a la deformación por fluencia. La comprensión de la fluencia del material puede ayudar a los ingenieros a construir motores de calor eficientes que puedan soportar los ambientes de temperatura extrema.
Los investigadores evaluaron la fluencia de la aleación en un rango de tensión de 100-300 MPa durante 400 horas. MPa, o megapascal, es una unidad utilizada para medir una presión extremadamente alta. Un MPa equivale a aproximadamente 145 psi, o libra por pulgada cuadrada.
Todos los experimentos se realizaron en una plataforma de prueba controlada por computadora al vacío para evitar que el material se oxidara o reaccionara con la humedad potencial del aire, lo que en última instancia podría provocar la formación de óxido.
Además, el estudio informa que, al contrario de estudios anteriores, la aleación experimenta un alargamiento mayor con fuerzas decrecientes. Este comportamiento, escriben, hasta ahora solo se ha observado con materiales superplásticos que son capaces de resistir fallas prematuras inesperadas.
Estos hallazgos son un indicador importante de la aplicabilidad de MoSiBTiC en sistemas que funcionan a temperaturas extremadamente altas, como los sistemas de conversión de energía en aplicaciones automotrices, plantas de energía y sistemas de propulsión en motores de aviones y cohetes. Los investigadores dicen que varios análisis microestructurales adicionales sonnecesario para comprender completamente la mecánica de la aleación y su capacidad para recuperarse de la exposición a altas tensiones, como las grandes fuerzas a altas temperaturas.
Esperan seguir refinando sus hallazgos en sus esfuerzos futuros. "Nuestro objetivo final es inventar un material novedoso de temperatura ultra alta superior a las superaleaciones a base de níquel y reemplazar las palas de la turbina de alta presión hechas de superaleaciones a base de níquel con nuevas palas de turbina denuestro material de temperatura ultraalta ", dijo Yoshimi." Para llegar allí, como siguiente paso, la resistencia a la oxidación del MoSiBTiC debe mejorarse mediante un diseño de aleación sin deteriorar sus excelentes propiedades mecánicas. ¡Pero es realmente un desafío! "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tohoku . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :