UPV/EHU kutatás

A repüléstechnikában és a repülőgépiparban nem csak a motorok hatékonyságának javítása a cél, hanem abszolút értékben a CO2-kibocsátás és az üzemanyag-fogyasztás csökkentése is. Ez utóbbihoz jelentősen hozzájárul a repülőgép-hajtóművek tömegének csökkenése. "A titán-alumíniumötvözetek (TiAl) nagy potenciállal rendelkeznek ezen igények kielégítésére" - mondja Leire Usategui Frias, az UPV/EHU kutatója.

csökkenteni

Eddig a nikkelalapú szuperötvözetek voltak a fő anyagok a repülőgépek turbinapengéinek gyártásában, mivel képesek ellenállni a magas mechanikai és hőterheléseknek, amelyeknek üzemi körülmények között vannak kitéve. Ezeknek a szuperötvözeteknek hátránya a nagy sűrűségük, ezért a tömegük, amely TiAl-ban majdnem a felére csökken.

"A TiAl ötvözetek fő előnyei a könnyebbség mellett az oxidációval szembeni ellenálló képesség, a túlmelegedés és különösen a kúszás (olyan deformáció, amely akkor fordul elő, amikor az anyagok stressz hatására magas hőmérsékleten dolgoznak, és amely szükséges minden áron elkerülni)" - magyarázza dr. Usategui. Emiatt „a TiAl ötvözetek váltak a legjobb alternatívává a repülési turbinákban eddig használtak helyettesítésére, mivel ezek 20 és 30% között csökkentenék a motorok súlyát, és ezzel jelentősen növelnék a motor teljesítményét. motor és nagyobb üzemanyag-hatékonyság ”- mondja az UPV/EHU kutatója.

A repülési alkatrészek üzemi hőmérsékletének növelése érdekében Usategui tanulmányozta a különféle kémiai elemek TiAl ötvözetekbe való beépítésének hatásait. "Az egyik legrelevánsabb és legújabb ötvözet a fő kémiai elemeken (titán és alumínium) kívül kiegyensúlyozott nióbium- és molibdéntartalom, valamint kis mennyiségű szilícium és szén" - magyarázza a szerző.

Magas szerkezeti stabilitás és jó kúszási ellenállás szükséges ahhoz, hogy ezek az új ötvözetek megfeleljenek a repüléstechnikai követelményeknek. Ezeket a tulajdonságokat a diffúzió és a deformáció folyamata szabályozza, ezért alapvető fontosságú az ezeket a folyamatokat irányító atommechanizmusok azonosítása. "Megállapítottuk például, hogy a szén jelenléte lassítja a diffúziós folyamatokat" - mutat rá Usategui. "Beszélünk" - teszi hozzá a kutató - az atomi szintű mozgásokról, amelyeket nem könnyű felismerni vagy elemezni, de ebben a munkában sikerült komplex kísérleti technikával, az úgynevezett mechanikus spektroszkópiával sikeresen tanulmányozni. Megvizsgáltuk azt is, hogy az anyag hogyan viselkedik különböző hőmérsékleteken, vagyis mi történne vele, ha a repülőgép motorja felmelegszik. Ezek az információk feltétlenül szükségesek az ezzel az anyaggal gyártandó pengék megbízhatóságának és hatékonyságának biztosításához repülés közben és nyugalmi körülmények között is ”- mondja az orvos.

Így „a kapott eredmények lehetővé tették számunkra, hogy megismerjük a molibdén, a nióbium, a szén és a szilícium TiAl ötvözetekben történő hozzáadásának hatásait, és hogy észleljük, mikor és hogyan aktiválódik e kémiai elemek diffúziója. Ez a tudás elengedhetetlen a diffúziós folyamatok késleltetéséhez, ami biztosítaná a deformáció késleltetését, valamint megnövelné azokat a hőmérsékleteket, amelyeken ezek az ötvözetek működhetnek ”- magyarázza az UPV/EHU kutatója. "Ezenkívül - zárja le - az egyik vizsgált ötvözetben, egy nanolamináris mikrostruktúrájú ötvözetben mért mechanikai és termikus viselkedés arra késztette minket, hogy a következő években erős jelöltként azonosítsuk a repülőgép-turbinákban. ".

L. Usategui és mtsai (2017) Belső súrlódási és atomrelaxációs folyamatok intermetallikus Mo-ban gazdag Ti-44Al-7Mo (γ + βo) modellötvözetben Anyagtudomány és technika: A doi: 10.1016/j.msea.2017.06.014

T. Klein, L. Usategui és mtsai (2017) Nano-lamellás TiAl ötvözet mechanikai viselkedése és a kapcsolódó mikrostrukturális szempontok magas hőmérsékleten Acta Materialia doi: 10.1016/j.actamat.2017.02.050

César Tomé López kiadása az UPV/EHU Komunikazioa által szállított anyagokból