Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами

30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре.

Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам.

По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Карлсруэ, ключевым достижением стало сочетание прочности, пластичности и устойчивости к окислению - крайне редкое пространство для проектирования сплавов. Лабораторные испытания показали, что материал сохраняет механическую целостность после 100 часов воздействия горячего воздуха при 1100 °C и выдерживает многочисленные термические циклы без видимых повреждений. Температура плавления сплава приближается к 2000 °C, что расширяет диапазон его практического применения.

В авиации повышение температуры газа на входе в турбину даже на 100 °C может увеличить тепловую эффективность примерно на 5 %, что позволяет экономить топливо и снижать износ компонентов. Однако существующие материалы ограничивают безопасный диапазон температур. Новый сплав Cr-Mo-Si способен расширить эти пределы, позволяя конструкторам уменьшить необходимость сложного охлаждения и упростить производство деталей. Меньшее количество охлаждающих каналов и покрытий повышает надежность и потенциально снижает стоимость турбин.

Энергетический сектор также получит выгоду от нового материала. Газовые турбины, особенно работающие в сочетании с возобновляемыми источниками энергии, часто сталкиваются с термическими ограничениями. Более прочные сплавы могут продлить срок службы компонентов и снизить простой оборудования, что особенно важно для гибких и декарбонизированных энергосистем.

Сплав оказался устойчив к так называемому явлению "пестинг" - разрушению молибдена при умеренном нагревании, которое ранее ограничивало использование многих перспективных материалов. Ранее сплавы Mo-Si-B показывали отличную устойчивость к окислению, но при этом имели низкую прочность при комнатной температуре. Новый материал, по крайней мере в лабораторных условиях, решает эту проблему.

Тем не менее переход от лаборатории к промышленному производству остается серьезным испытанием. Ученые отмечают необходимость изучения поведения сплава при длительной нагрузке, возможностей его обработки, сварки и совместимости с существующими покрытиями для турбин. Реальные двигатели сталкиваются с побочными продуктами сгорания, резкими градиентами температур и многолетними циклами эксплуатации, что требует дополнительных испытаний.

Потенциал нового сплава уже привлек внимание инженеров. Однофазная кубическая структура материала упрощает производство и позволяет адаптировать его к существующим технологиям порошковой металлургии, как и современные суперсплавы. Сплав был синтезирован методом дугового плавления относительно простым способом и сохранял стабильность после термообработки при 1600 °C. Простота производственного процесса может стать ключевым преимуществом при масштабировании производства и внедрении материала в реальную промышленность.

<< Назад: Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

>> Вперед: Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Представлена спецификация MIPI CSI-2 v2.0 14.04.2017 Организация MIPI Alliance недавно представила спецификации MIPI CSI-2 v2.0 - новую версию широко используемого интерфейса Camera Serial Interface (CSI-2). Новая версия расширяет область использования CSI-2 на интернет вещей, носимую электронику, медицинские приборы, средства дополненной и виртуальной реальности, дроны и автомобили. К ключевым улучшениям, воплощенным в MIPI CSI-2 v2.0, относится поддержка глубины цвета RAW-16 и RAW-20, High Dynamic Range (HDR) и улучшенное отношение сигнал/шум. Количество виртуальных каналов увеличено с 4 до 32, обеспечивая расширенную совместимость с датчиками изображения с разнообразными типами данных, поддержку мультиэкспозиции и других возможностей, востребованных в системах помощи водителю (ADAS). Поддержка Latency Reduction and Transport Efficiency (LRTE) улучшает возможности агрегации без увеличения стоимости системы; обеспечивает возможность ввод и обработки в реальном времени; оптимизирует соединения, позволяя сократить число проводников и снизить энергопотребление. Поддержка Differential Pulse Code Modulation (DPCM) 12-10-12 уменьшает требования к пропускной способности, одновременно позволяя избежать появления артефактов. Кроме того, предприняты меры по улучшению электромагнитной совместимости и увеличению допустимой длины соединений. Интерфейс CSI-2 v2.0 может быть реализован средствами одного из двух интерфейсов физического уровня, стандартизованных MIPI Alliance: MIPI C-PHYSM или MIPI D-PHYSM.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025