Ilmuwan Jepang telah mengidentifikasi logam yang dapat menahan tekanan konstan pada suhu sangat tinggi. Hal ini membuka peluang perkembangan baru di bidang mesin jet dan turbin gas untuk pembangkit listrik.
Studi pertama dari jenisnya, diterbitkan dalam Laporan Ilmiah, menjelaskan paduan berdasarkan titanium karbida (TiC) dan molibdenum-silikon-boron (Mo-Si-B) yang didoping, atau MoSiBTiC, yang kekuatan suhu tingginya ditentukan oleh paparan konstan pada suhu dari 1400 ° C sampai 1600 ° C.
"Eksperimen kami menunjukkan bahwa MoSiBTiC sangat kuat jika dibandingkan dengan superalloy nikel chip tunggal canggih yang sering digunakan dalam kompartemen panas di mesin panas seperti mesin jet dan turbin gas untuk menghasilkan listrik," kata penulis utama Profesor Kyosuke Yoshimi dari Tohoku University Graduate School of Engineering … "Pekerjaan ini menunjukkan bahwa MoSiBTiC, sebagai bahan bersuhu tinggi di luar kisaran superalloy berbasis nikel, merupakan kandidat yang menjanjikan untuk aplikasi ini."
Yoshimi dan rekan-rekannya melaporkan beberapa sifat yang menunjukkan bahwa paduan tersebut dapat menahan kekuatan destruktif pada suhu sangat tinggi tanpa deformasi. Mereka juga mengamati perilaku paduan ketika mengalami peningkatan gaya, ketika retakan mulai terbentuk dan tumbuh di dalamnya, hingga akhirnya pecah.
Struktur tiga dimensi dari generasi pertama paduan MoSiBTiC.
Efisiensi mesin panas adalah kunci untuk ekstraksi energi masa depan dari bahan bakar fosil dan selanjutnya dikonversi menjadi listrik dan tenaga penggerak. Meningkatkan fungsionalitasnya dapat menentukan seberapa efisien kita mengonversi energi. Creep - Kemampuan material untuk menahan paparan suhu ultra-tinggi merupakan faktor penting karena suhu dan tekanan yang tinggi menyebabkan deformasi. Memahami creep material dapat membantu insinyur merancang mesin panas yang efisien yang dapat menahan kondisi suhu ekstrim.
Para peneliti menguji creep paduan selama 400 jam pada tekanan dari 100 hingga 300 MPa. Semua percobaan dilakukan pada pengaturan pengujian yang dikendalikan komputer di bawah vakum untuk mencegah oksidasi material dan masuknya kelembapan, yang dapat menyebabkan terbentuknya karat pada paduan.
Studi tersebut mengatakan paduan mengalami perpanjangan karena dampaknya berkurang. Ilmuwan menjelaskan bahwa perilaku ini sebelumnya hanya diamati pada bahan superplastik yang dapat menahan kerusakan dini.
Video promosi:
Deteksi ini merupakan tanda penting untuk penggunaan MoSiBTiC dalam sistem yang beroperasi pada suhu yang sangat tinggi, seperti sistem konversi energi pada mobil, sistem propulsi, dan sistem propulsi dalam ilmu penerbangan dan roket. Para peneliti melaporkan bahwa mereka belum melakukan beberapa analisis mikrostruktur tambahan untuk sepenuhnya memahami mekanisme paduan dan kemampuannya untuk pulih dari tekanan tinggi pada suhu tinggi.
“Tujuan akhir kami adalah untuk menemukan material inovatif suhu ultra-tinggi yang mengungguli superalloy berbasis nikel dan mengganti bilah turbin tekanan tinggi yang terbuat dari superalloy nikel dengan bilah turbin suhu ultra-tinggi baru,” kata Yoshimi. “Oleh karena itu, kami harus lebih meningkatkan ketahanan oksidasi MoSiBTiC dengan mengembangkan paduan tanpa merusak sifat mekaniknya yang luar biasa. Dan ini tugas yang sulit."
Vladimir Guillen