Το υπερκράμα υψηλής εντροπίας θα μπορούσε να ωθήσει την απόδοση του κινητήρα τζετ σε νέα όρια
Credit: Materials & Design (2025). DOI: 10.1016/j.matdes.2025.114741 Ένα νέο υπερκράμα υψηλής εντροπίας (CoNi-HESA) με βάση το κοβάλτιο (Co) και το νικέλιο (Ni) ικανό να αντέχει σε υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας θα μπορούσε να αποδειχθεί ένα βήμα προς πιο ισχυρούς και αποδοτικούς κινητήρες αεροσκαφών. Η ανάπτυξη και η κατασκευή του νέου CoNi-HESA περιγράφεται σε ένα πρόσφατα δημοσιευμένο άρθρο στο Materials & Design με τίτλο “Σύντηξη λέιζερ σε σκόνη σε κρεβάτι ενός νέου υπερκράματος υψηλής εντροπίας με βάση το CoNi”. Είναι σημαντικό ότι οι ερευνητές που συμμετείχαν κατάφεραν να βελτιστοποιήσουν τον σχεδιασμό του υλικού για την κατασκευή πρόσθετων μέσω τεχνικών Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Αυτό επιτρέπει την κατασκευή εξαρτημάτων με λιγότερα ελαττώματα και πιο ομοιογενή μικροδομή, μεταξύ άλλων πλεονεκτημάτων. «Ο τομέας της αεροδιαστημικής έχει από καιρό αναγνωρίσει την κρίσιμη σημασία της αύξησης της μέγιστης θερμοκρασίας λειτουργίας των κινητήρων αεροσκαφών για τη βελτίωση της απόδοσης του κινητήρα», λέει ο καθηγητής José Manuel Torralba, Ανώτερος Ερευνητής στο IMDEA Materials και ένας από τους συγγραφείς που συμμετέχουν στη δημοσίευση. «Ως εκ τούτου, σημαντικές προσπάθειες έχουν αφιερωθεί στην ανάπτυξη προηγμένων μεταλλικών και διαμεταλλικών υλικών με εξαιρετικές δυνατότητες απόδοσης». Η λειτουργία κινητήρων αεροσκαφών σε υψηλότερες θερμοκρασίες αυξάνει τη θερμική απόδοση και την ώθηση, οδηγώντας σε καλύτερη οικονομία καυσίμου και απόδοση. Ωστόσο, αυτό απαιτεί υλικά που αντέχουν την υπερβολική ζέστη και την καταπόνηση χωρίς να αλλοιώνονται. Τα υπερκράματα με βάση το Ni βρίσκονται στην πρώτη γραμμή της κατασκευής κινητήρων αεριωθουμένων από αυτή την άποψη για δεκαετίες, λόγω των αξιοσημείωτων ιδιοτήτων τους σε υψηλή θερμοκρασία. Τα υπερκράματα με βάση το κοβάλτιο, εν τω μεταξύ, προσφέρουν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και την οξείδωση. Ωστόσο, η ικανότητα των μηχανικών να επωφελούνται από αυτές τις ιδιότητες στο σχεδιασμό και την κατασκευή κινητήρων αεριωθουμένων έχει περιοριστεί λόγω της σχετικά χαμηλής αντοχής τους σε υψηλή θερμοκρασία σε σύγκριση με τους αντίστοιχους με βάση το Ni. Συνδυάζοντας τις εξαιρετικές ιδιότητες των δύο οικογενειών υπερκράματος, οι ερευνητές μπόρεσαν να δημιουργήσουν το νέο CoNi-HESA που επιδεικνύει εξαιρετική ολκιμότητα και αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι συγγραφείς πίσω από την εργασία περιλαμβάνουν τον καθηγητή Torralba, τους πρώην ερευνητές Υλικών IMDEA Δρ. Ahad Mohammadzadeh και Alessandro De Nardi και τον Δρ Amir Mostafaei από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ιλινόις. «Με έναν προσεκτικό συνδυασμό σκόνης λέιζερ και ταχύτητας σάρωσης στη διαδικασία LPBF, το ανεπτυγμένο CoNi-HESA είναι κατάλληλο για παραγωγή εξαρτημάτων υψηλής πυκνότητας ανθεκτικά στις ρωγμές», λέει ο καθηγητής Torralba. Εκτός από την ικανότητα ελέγχου της ισχύος λέιζερ και της ταχύτητας σάρωσης για μείωση της διαβάθμισης θερμοκρασίας και του ρυθμού ψύξης του εκτυπωμένου εξαρτήματος, η χρησιμοποιούμενη τεχνική LPBF επέτρεψε επίσης την προθέρμανση της κλίνης σκόνης ή/και τη μείωση του πάχους του στρώματος. Αυτό αποδείχθηκε επίσης ότι βελτιώνει τις θερμικές και μηχανικές ιδιότητες των εξαρτημάτων που κατασκευάζονται με πρόσθετο. “Σαν τελικό συμπέρασμα, μπορούμε να πούμε ότι η υπόθεση, δηλαδή, ότι ο σχεδιασμός υπερκραμάτων με βάση το CoNi μέσω θερμοδυναμικών προβλέψεων με βάση την εντροπία ανάμειξης μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις ιδιότητες του υλικού, έχει επιβεβαιωθεί. σύντηξη ενός νέου υπερκράματος υψηλής εντροπίας με βάση το CoNi, Υλικά & Σχεδίαση (2025 DOI: 10.1016/j.matdes.2025.114741 Παρέχεται από το IMDEA Materials Αναφορά: Το υπερκράμα υψηλής εντροπίας θα μπορούσε να ωθήσει την απόδοση του κινητήρα εκτόξευσης σε νέα όρια, Νοέμβριος 2018). https://techxplore.com/news/2025-11-high-entropy-superalloy-limits.html Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας.
Δημοσιεύτηκε: 2025-11-18 21:37:00
πηγή: techxplore.com
