Aeronaves modernas e turbinas de geração de energia dependem de peças usinadas com precisão que podem suportar forças mecânicas severas em ambientes de alta temperatura. Em muitos casos, temperaturas de operação mais altas levam a um desempenho mais eficiente. Isso motiva a busca por novas ligas metálicas de ultra-alta temperatura que possam manter sua forma e resistência em temperaturas onde o aço comum poderia derreter.

Com base na pesquisa de uma liga mista promissora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Osaka fez uma nova descoberta ao adicionar metais para gerar uma estrutura única que mostra um desempenho excepcional.

"Nossa liga anterior era uma mistura de diferentes dissilicidas de metais de transição, que foram dispostos em uma estrutura lamelar, "diz o autor principal Koji Hagihara." Embora o desempenho da liga fosse bom, não atendia aos requisitos de resistência à temperatura ambiente e ainda apresentava alguma deformação em temperaturas muito altas. "

Os dissilicidas de metal de transição são ligas leves com boa resistência a altas temperaturas, idealmente adequado para aplicações de temperatura ultra-alta. A equipe de Osaka combinou anteriormente dois tipos diferentes de dissilicidas de metais de transição para formar uma estrutura microscópica com camadas alternadas de diferentes ligas de cristal. Este arranjo "lamelar" melhorou a resistência da liga, mas alguns problemas permaneceram por causa da baixa resistência ao longo da direção paralela à interface de duas fases.

Agora, a equipe adicionou dois novos metais à mistura de liga para formar uma "microestrutura lamelar cruzada". Os metais adicionados fazem com que novos cristais cresçam, que penetram na estrutura da camada de cristal, semelhante a grampos perfurando uma pilha de papel. Este efeito evita a deformação paralela à interface lamelar e melhora consideravelmente o desempenho mecânico da liga.

"Outros pesquisadores devem tomar nota desta microestrutura lamelar cruzada única como uma forma de melhorar a resistência à fluência em alta temperatura e tenacidade à fratura em ligas de ultra-alta temperatura, "diz o líder do grupo Takayoshi Nakano." O desempenho de nossa liga está agora mais perto de atender às demandas de aplicações práticas de engenharia. Os ganhos de eficiência com o uso de materiais de temperatura ultra-alta em turbinas a gás e motores a jato podem ter um impacto real nas emissões de CO2 e no aquecimento global. "