Nowe materiały przeznaczone do stosowania w wysokich temperaturach
Sektory kosmiczne, samochodowe i energetyczne wymagają coraz bardziej funkcjonalnych i wysoce wydajnych materiałów, które będą odporne nawet na najbardziej niesprzyjające warunki. Dodatkowo oczekuje się, że będą one niedrogie. Europejskie konsorcjum złożone z instytutów badawczych, uczelni wyższych i partnerów przemysłowych z pięciu krajów stworzyło odpowiednie rozwiązanie. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SILTRANS(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Micro and nanocrystalline silicide - Refractory metals FGM for materials innovation in transport applications) naukowcy opracowali nowe formowane na miejscu kompozyty wysokotemperaturowe, wykorzystujące koncepcję tworzyw gradientowych (FGM). Porowate szkielety z metalu trudno topliwego (molibdenu lub niobu) są zanurzane w matrycy krzemkowej przy pomocy infiltracji reaktywnej wspomaganej ciśnieniowo. Gradient powstaje, ponieważ reakcje tworzące krzemek między stopionym Si a metalem trudno topliwym zachodzą głównie na powierzchni, dzięki czemu uzyskiwana jest powłoka odporna na utlenianie. Technika infiltracji reaktywnej umożliwiająca przygotowywanie złożonych części przypominających siatkę przy pomocy samoformującej się powłoki tlenkowej to nowatorski proces. Nowe FGM wykazują się znacząco zwiększoną odpornością na utlenianie w wysokich temperaturach w porównaniu z konwencjonalnym stopem molibdenu oraz dużo większą odpornością na pękanie w niskich temperaturach w porównaniu z tradycyjnymi krzemkami. Efekt synergii sprawia, że nowe kompozyty mają lepsze właściwości, przewyższające najpopularniejsze obecnie stopy oparte na niklu. Technologię przetestowano z powodzeniem na trzech różnych częściach, w tym konstrukcji kosmicznych osłon termicznych. Kompozyt przeszedł testy szoku termicznego, symulujące warunki panujące podczas wchodzenia statku kosmicznego w atmosferę. Oprócz materiałów i technologii produkcji powstały modele opisujące kinetykę reakcji w układzie molibdenowo-krzemkowym. Symulują one reakcje w stanie ciekłym, jak i stałym oraz wpływ powłok barierowych na kinetykę. Tworzywa FGM opracowane w projekcie SILTRANS są lepsze niż aktualnie stosowane superstopy, a do tego są wytwarzane przy pomocy techniki spełniającej wymagania przemysłu. Materiały te powinny przynieść istotne korzyści w transporcie lotniczym, jak i naziemnym. Lżejsze i trwalsze komponenty, odporne na surowsze warunki, przyczynią się do obniżenia zużycia paliwa i ograniczenia emisji. Udział firm przemysłowych w projekcie jest gwarancją wprowadzenia nowych materiałów i technologii na rynek.
