Spokojnie, nie pali się!
Wysokowydajne "superstopy" to kompozytowe metale składające się z dwóch lub więcej elementów, charakteryzujące się doskonałymi właściwościami i osiągami podczas wydłużonego narażenia na działanie bardzo wysokich temperatur. Są one powszechnie stosowane w łopatkach turbin silników odrzutowych, które poddawane są działaniu najbardziej ekstremalnych warunków. W turbinach takich najczęściej stosuje się nikiel (Ni). Europejscy badacze stworzyli projekt "Materiały odporne na ultrawysokie temperatury do turbin" (Ultmat) w celu zbadania nowych stopów zawierających krzemek molibdenu (Mo)- i niobu (Nb) o zwiększonej odporności na wysokie temperatury w porównaniu ze standardowymi superstopami opartymi na Ni, do zastosowania w produkcji silników samolotów/wiropłatów oraz lądowych turbin gazowych. Badacze w pierwszej kolejności opracowali i dokonali charakterystyki pewnej liczby stopów w celu określenia tych, które najlepiej spełniały przyjęte parametry techniczne. Szukali materiałów, które z powodzeniem sprawdzałyby się w temperaturach o 100–150 stopni Celsjusza wyższych niż w przypadku aktualne stosowanych stopów Ni, a jednocześnie charakteryzowały się dobrą plastycznością, wytrzymałością mechaniczną, żarowytrzymałością (odpornością na odkształcenia przy długotrwałych obciążeniach i wysokich temperaturach) oraz odpornością na utlenianie. Oprócz tego, z uwagi na kluczowe znaczenie możliwości masowej produkcji dla potencjalnej komercjalizacji stopów, partnerzy Ultmat wyprodukowali duże ilości wyselekcjonowanych materiałów przy użyciu standardowych technologii i systemów przemysłowych, dowodząc w ten sposób przydatności tych materiałów dla przemysłu. Stopy oparte na krzemkach Mo wykazywały się satysfakcjonującymi właściwościami mechanicznymi i odpornością na utlenianie, a stopy oparte na krzemkach Nb – doskonałą żarowytrzymałością. Naukowcy badali także powłoki i techniki ich nanoszenia w przypadku stopów opartych na krzemkach Nb, pozwalające poprawić odporność na działanie wysokich temperatur podzespołów turbin w zakresie ponad 800 stopni Celsjusza. Ponadto, stworzono bazę danych fizycznych, termicznych i mechanicznych właściwości stopów nadających się do stosowania w gorących częściach turbin gazowych. Uczestnikom projektu Ultmat udało się precyzyjnie scharakteryzować i zbadać potencjalne zalety i ograniczenia stopów opartych na krzemkach Mo i Nb pod względem ich zastosowania w produkcji podzespołów turbin narażonych na działanie bardzo wysokich temperatur. Wyniki badania mogą zostać wykorzystane do projektowania podzespołów turbin opartych na tych materiałach, co pozwoli zmniejszyć zużycie paliwa i emisje CO2 oraz poprawić wydajność urządzeń. Nowe odkrycia w tej dziedzinie przyczynią się do poprawy konkurencyjności Europy na rynku materiałów o wysokiej wytrzymałości, zapewniając jednocześnie korzyści w postaci niższych kosztów i czystszego środowiska naturalnego europejskim konsumentom.
