Více hafnia! Výzkum materiálů objevil novou potenciální superlegaci pro turbíny
Ve vesmíru může být velmi chladno. Zároveň však v raketových motorech vznikají teploty dosahující několika tisíc stupňů Celsia. I lopatky leteckých turbín se velmi zahřívají a navíc jsou kvůli proudícímu vzduchu vystaveny vysokému fyzickému namáhání. Američtí vědci nyní objevili slitinu, která jako žádný dosavadní materiál odolává jak teplu a chladu, tak i mechanickým silám.
Pevnější než kryogenní ocel
Turbínové slitiny jsou zpravidla slitiny složené z hlavního kovu, který je smíchán s malým množstvím dalších prvků, jako je rhenium nebo hafnium. Tyto materiály odolávají vysokým teplotám, jsou však křehké a vykazují pouze nízkou odolnost proti praskání. V tomto ohledu se výzkumníkům s jejich novou slitinou podařil působivý průlom: jejich slitina, která se skládá přibližně ze stejných dílů niobu, tantalu, titanu a hafnia, je až 25krát houževnatější než dosud používané materiály. Tento kov je tak dokonce houževnatější než kryogenní, tedy chladem kalená ocel. Přitom si slitina zachovávala stabilitu jak při nejvyšších teplotách, tak při nejnižších teplotách.
Ohybové pásky chrání před prasklinami
Slitiny, v nichž jsou kovové prvky smíchány v přibližně stejném poměru, se nazývají žáruvzdorné jednofázové kovové slitiny (RMEA). Dřívější studie vycházely z předpokladu, že takzvané zlomové pásy, tedy poruchy v krystalické struktuře těchto slitin, vedou k tomu, že materiál změkne a stane se tak snadněji deformovatelným. Ve skutečnosti se však ukázalo, že tyto pruhy chrání atomovou strukturu RMEA před vznikem trhlin. Díky tomu vykazuje materiál mimořádně vysokou lomovou houževnatost.
Více hafnia pro špičkové výkony
Vysoký podíl hafnia v tomto materiálu jej jistě činí pro běžný letecký provoz příliš drahým. V oblastech, kde jde o špičkový výkon, jako je například kosmický průmysl a obranný průmysl, se však jistě začne používat, jakmile dosáhne tržní zralosti. V každém případě předpovídá materiálová věda pro kov hafnium slibnou budoucnost.