Реактивните двигатели и силовите турбини се нагряват повече, когато инженерите се фокусират върху повишаване на ефективността. Използваните метали, сплави и други материали често се оказват много нестабилни и с недостатъчна издръжливост.

Нова сплав, изработена от хром, молибден и силиций – три метала, известни със своята здравина, топлоустойчивост и стабилност – надминава очакванията, като остава здрава при стайна температура, като същевременно устоява на окисляване дори при екстремни температури.

Проучването отчита пластичност при стайна температура, устойчивост на окисляване във въздух до 1100 °C и точка на топене близо до 2000 °C. Повишаването на работната температура на турбините увеличава топлинната ефективност, като изтласква цикъла на Брайтън – термодинамичния процес, който задвижва реактивните двигатели и газовите турбини, по-близо до неговите граници.

Ефективността на цикъла се увеличава с температурното съотношение на входа на турбината, поради което всеки допълнителен градус е от значение. Електрическото задвижване се подобрява, но батериите все още не разполагат с достатъчно енергия на килограм за широкофюзелажни полети.

Анализатори от Националната лаборатория за възобновяема енергия на САЩ отбелязват, че електрическото задвижване работи добре за кратки маршрути, но остава непрактично за полети на дълги разстояния. Настоящите батерии не могат да съхраняват достатъчно енергия, без да добавят прекомерно тегло, така че ще са необходими значителни подобрения в дизайна и ефективността на батериите, преди електрическите самолети да могат да се справят с пътувания на дълги разстояния.

Повечето огнеупорни метали, клас елементи, които могат да издържат на изключително високи точки на топене, се свиват или разпадат под въздействието на кислород при умерена топлина, а много от тях стават крехки при охлаждане.

Тази нова сплав избягва и двата капана, като използва еднофазна кубична структура, центрирана върху тялото, която остава обработваема, като същевременно устоява на химическа атака при повишени температури.

Съставът е съсредоточен върху хром и молибден с малка доза силиций, само 3 атомни процента. Това добавяне на силиций насърчава бавно нарастващия защитен оксид, без да образува крехки интерметални силициди, които биха нарушили здравината.

Материалът образува непрекъснат хромов оксид на повърхността по време на излагане на висока температура. Под нея богата на молибден зона забавя проникването на азот и помага да се предотврати образуването на вредни оксиди.

Изследователският екип отбеляза, че този пробив може да направи възможно проектирането на компоненти, които работят надеждно при температури далеч над 1100 °C. Измерванията показват параболичен растеж на мащаба при 800 °C и стабилно поведение при 1100 °C при циклични тестове за окисление.

Сплавта е направена чрез дъгово топене и внимателно хомогенизирана, за да се контролира размерът и съставът на зърната. Екипът е проследил промяната на масата по време на циклично окисление, измерил е дебелината на люспата и е изследвал границата на раздела с атомна сонда томография за химически карти. Топене близо до 2000 °C оставя място за горещи участъци, където въздухът и продуктите от горенето атакуват непрекъснато.

Стабилността при тези условия е от съществено значение, преди проектантите да обмислят реални части и покрития. Промишленото внедряване ще се нуждае от повече разработки извън лабораторията.

Снимка: Unsplash

Виж още: Въпреки потопа от заглавия на пазара повечето хора си купуват едва по две игри годишно