Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Nowe superstopy umożliwiają budowę jeszcze lepszych silników odrzutowych

Dzięki odporności na ekstremalne temperatury w silnikach odrzutowych superstopy są materiałami niezbędnymi w lotnictwie. Naukowcy korzystający ze środków UE badali nową generację superstopów na bazie niklu, które powinny umożliwić zwiększenie temperatury roboczej silników, a tym samym ich wydajności.
Nowe superstopy umożliwiają budowę jeszcze lepszych silników odrzutowych
Temperatury w silnikach lotniczych mogą być wyższe niż temperatura topnienia metali, jednak silniki nie tracą swojej sztywności dzięki doskonałym właściwościom pewnych materiałów. Łączące w sobie wytrzymałość mechaniczną, odporność na pełzanie w wyniku działania temperatury, dobrą stabilność powierzchni oraz odporność na korozję i utlenianie, superstopy są zwykle materiałami projektowanymi pod kątem zwiększonych temperatur.

Tak jak w przypadku innych materiałów, istotny wpływ na właściwości superstopów ma ich mikrostruktura, która z kolei zależy od składu i sposobu obróbki stopu. W ramach projektu NECTAR (New generation of NiAl-based eutectic composites with tuneable properties), finansowanego ze środków UE, naukowcy przeprowadzili dokładniejsze badania nad kompozytami na bazie superstopów z glinku niklu (NiAl), łącząc najnowsze narzędzia termodynamiki obliczeniowej oraz zaawansowane metody projektowania i przetwarzania.

W punkcie eutektycznym różne składniki mieszaniny znajdują się w różnych fazach — fazie ciekłej, fazie alfa i fazie beta — i wszystkie one są w stanie równowagi. Szczególny nacisk płożono na skład mieszaniny zawierającej cztery komponenty, takie jak nikiel, glin, chrom, wolfram, ren i wanad. Po zebraniu wszystkich danych eksperymentalnych dotyczących wykresów faz czwartorzędowych i właściwości termodynamicznych każdej z faz, naukowcy stworzyli bazy danych termodynamicznych dla trzech faz różnych możliwych systemów czwartorzędowych.

Po wybraniu dwóch systemów eutektycznych zespół opracował mapy strukturalne i określił skład faz. Opracowano modele dyfuzji i pola faz w celu zmodelowania procesu zestalania stopów eutektycznych. Ponadto, naukowcy modelowali mikrostrukturę, morfologię wzrostu, regularność i jednorodność systemów eutektycznych.

Opisali też zależność od temperatury właściwości mechanicznych, takich jak funkcja ułamka objętościowego fazy wzmacniającej, odporność na kruche pękanie i mechanizmy uszkodzenia, a także właściwości dotyczące pełzania systemów eutektycznych. Stopy o mniejszym ułamku objętościowym włókien okazały się mieć większą wytrzymałość i odporność na pełzanie, natomiast stopy o większym ułamku objętościowym były bardziej ciągliwe i odporne na pękanie.

W ramach projektu NECTAR zbadano nową generację materiałów kompozytowych na bazie NiAl, dające możliwość dostosowywania oraz posiadające lepsze parametry niż najnowsze stopy niklu odporne na temperatury powyżej 1150°C, osiągane zwykle w silnikach odrzutowych.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Superstopy, silniki odrzutowe, NECTAR, eutektyczne, glinek niklu, termodynamika
Numer rekordu: 190977 / Ostatnia aktualizacja: 2017-02-01
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę