本文作者:访客

科学家研发新型超合金,有望革新喷气发动机与发电厂技术革命

访客 2025-10-17 14:13:32 39119 抢沙发
科学家成功研发新型超合金,有望对喷气发动机和发电厂技术带来革新性变革,这种超合金具有出色的物理性能和耐腐蚀性,能够提高发动机效率和发电能力,同时降低能耗和环境污染,这种新型材料的应用将有望推动航空和能源领域的进一步发展,为人类社会带来更多的经济效益和环境效益。

近日,卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)与鲁尔大学波鸿的研究人员成功研制出一种具有突破性性能的铬-钼-硅合金,能够在比传统超合金更高的温度下长期保持稳定。这一材料展示出在高温环境下出色的耐受性,有望应用于更高效的航空涡轮和工业燃气轮机。

科学家研发新型超合金,有望革新喷气发动机与发电厂技术革命

高温耐受金属广泛应用于喷气发动机、燃气轮机和X射线设备等领域。其中耐火金属如钨、钼和铬的熔点可达2000摄氏度以上,但这些金属在室温下易脆,暴露于空气时又会迅速氧化,一般在600到700摄氏度就会失效。因此,它们通常只能在真空条件下使用,如X射线旋转阳极等。为解决这些障碍,工程师们一直依赖镍基超合金,在高温、含氧或燃烧环境下作为涡轮等关键部件。镍基超合金成为高温应用的行业标准。

KIT应用材料科学与工程研究所的Martin Heilmaier教授介绍:“现有的超合金由多种金属元素组成,兼具室温韧性、高温稳定性和抗氧化性。但它们的安全工作温度上限大约是1100摄氏度,无法充分发挥涡轮和其他高温设备的效率。实际上,燃烧过程温度越高,效率越高。”

正是由于材料性能的瓶颈,Heilmaier教授带领的团队在德国研究基金会(DFG)资助下,开展了“极端环境复合材料应用材料研究小组”项目,成功研制出以铬、钼和硅为主要成分的新型耐火合金。这一合金在Dr. Alexander Kauffmann(现在任职于鲁尔大学波鸿)的重要推动下问世,具备迄今未有的卓越性能。

Kauffmann博士表示:“该超合金在室温下具备一定韧性,熔点高达2000摄氏度,并且——与已知的耐火合金不同——即使在关键高温区也仅缓慢氧化。我们有望制造出能在远高于1100摄氏度环境下运行的部件。此次研究成果有潜力实现真正的技术飞跃。”目前,抗氧化性与韧性依然难以通过计算机辅助材料设计进行精准预测,这一成果尤为引人注目。

Heilmaier教授指出:“在涡轮结构中,温度每提高100摄氏度,燃料消耗可降低约5%。这对航空业尤为关键,预计未来几十年,电动飞机难以实现长距离飞行,因此减少燃料消耗将是核心需求。发电厂中,如果能用更坚固的材料,燃气轮机也将有助于减少二氧化碳排放。但要让这种合金实现工业化应用,还需进一步开发。”

“不过,我们在基础研究方面已迈出重要一步,全世界的研究团队现在都可在此基础上继续推进。”

编译自/ScitechDaily

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作者:访客本文地址:https://www.huii.cc/show/4983.html发布于 2025-10-17 14:13:32
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