新型超级合金可以使喷气发动机和涡轮机更加节能

科学家们创造了一种能够承受极高温度的新型金属合金,这种合金可以使喷气发动机和发电厂涡轮机在使用更少燃料的情况下更高效地运行。这一发现来自德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员,最近发表在《自然》杂志上。这种新材料是由[…]新型超级合金可以使喷气发动机和涡轮机更加节能而首次出现在Knowridge Science Report上。

来源:Knowridge科学报告
应用材料研究所材料科学与工程研究所的材料合成实验室通过电弧熔炼生产合金。图片来源:Chiara Bellamoli,KIT。

科学家们创造了一种能够承受极高温度的新型金属合金,这种合金可以使喷气发动机和发电厂涡轮机在使用更少燃料的情况下更高效地运行。

这一发现来自德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员,最近发表在《自然》杂志上。

自然

这种新材料由铬、钼和硅的混合物制成,这三种金属以其高温强度而闻名。

这种合金的特殊之处在于它结合了以前认为在一种材料中不可能实现的特性。

它在室温下保持坚韧和柔韧,但在 2,000 °C 左右也保持稳定。

更令人印象深刻的是,它具有抗氧化性,这意味着它不易与空气中的氧气发生反应,而空气中的氧气往往会导致金属在加热时变弱和失效。

到目前为止,喷气发动机和燃气轮机中使用的材料仍然存在局限性。

钨和钼等难熔金属可以承受非常高的温度,但它们在常温下会变脆,并且在 600–700 °C 的空气中迅速氧化。

因此,它们只能在真空环境中使用,例如 X 射线机内部。

为了解决这些问题,工程师几十年来一直依赖镍基“超级合金”。这些复杂的金属混合物在空气中保持坚固,并且具有足够的柔韧性来应对发动机内部的压力。

然而,它们的弱点是只能在高达 1,100 °C 左右的温度下安全工作。

除此之外,它们开始退化,限制了现代发动机的效率。更高的温度意味着更好的燃油效率,因此寻找更坚固、更耐热的材料一直是我们的长期目标。

对于航空和发电来说,这在成本和碳排放方面都是一项重大节省。