A Kiotói Egyetem kutatói azt találták, hogy a molibdén-szilicidek javíthatják a turbinalapátok hatékonyságát az ultramagas hőmérsékletű égési rendszerekben.

A gázturbinák azok a motorok, amelyek az erőművekben áramot termelnek.Égési rendszereik üzemi hőmérséklete meghaladhatja az 1600 °C-ot.Az ezekben a rendszerekben használt nikkel alapú turbinalapátok 200 °C-kal alacsonyabb hőmérsékleten megolvadnak, így működésükhöz léghűtés szükséges.A magasabb olvadási hőmérsékletű anyagokból készült turbinalapátok kevesebb üzemanyag-fogyasztást igényelnének, és alacsonyabb CO2-kibocsátást eredményeznének.

A japán Kiotói Egyetem anyagtudósai a molibdén-szilicidek különféle összetételeinek tulajdonságait vizsgálták, további háromkomponensű elemekkel vagy anélkül.

Korábbi kutatások kimutatták, hogy a molibdén-szilicid alapú kompozitok gyártása poruk préselésével és hevítésével – úgynevezett porkohászattal – javította környezeti hőmérsékleten a repedéssel szembeni ellenálló képességüket, de csökkentette magas hőmérsékleti szilárdságukat az anyagon belüli szilícium-dioxid rétegek kialakulásának köszönhetően.

A Kiotói Egyetem csapata a molibdén-szilicid alapú anyagokat az „irányos megszilárdulás” néven ismert módszerrel állította elő, amelynek során az olvadt fém egy bizonyos irányban fokozatosan megszilárdul.

A csapat megállapította, hogy homogén anyagot lehet kialakítani a molibdén-szilicid alapú kompozit megszilárdulási sebességének szabályozásával a gyártás során, és a kompozithoz hozzáadott háromkomponensű elem mennyiségének beállításával.

A keletkező anyag 1000 °C feletti egytengelyű összenyomás hatására plasztikusan deformálódni kezd.Emellett az anyag szilárdsága magas hőmérsékleten is megnő a mikroszerkezet finomításával.A tantál hozzáadása a kompozithoz hatékonyabb, mint a vanádium, nióbium vagy volfrám hozzáadása az anyag szilárdságának javítására 1400 °C körüli hőmérsékleten.A Kiotói Egyetem csapata által gyártott ötvözetek magas hőmérsékleten sokkal erősebbek, mint a modern nikkel alapú szuperötvözetek, valamint a közelmúltban kifejlesztett ultramagas hőmérsékletű szerkezeti anyagok – számolnak be a kutatók a Science and Technology of Advanced Materials folyóiratban megjelent tanulmányukban.