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Alors que nous vivons dans une époque où les performances ne cessent de prendre de l’importance, les nouveaux moteurs devront répondre à des exigences bien précises. Dans le but de répondre à cette sorte de besoin, une équipe de chercheurs a créé un alliage spécial, qui permet de concevoir des moteurs ultrarésistants.

Un nouvel alliage super-résistant

Les moteurs thermiques sont la clé de l’avenir de la récupération d’énergie à partir de combustibles fossiles. Le comportement au fluage – ou la capacité d’un matériau à supporter des forces sous des températures extrêmement élevées – est un facteur important pour les moteurs thermiques, car les températures et les pressions élevées entraînent une déformation. Comprendre le fluage d’un matériau peut aider les ingénieurs à construire des moteurs thermiques plus efficaces capables de résister à des températures extrêmes.

Dans la présente étude, des scientifiques dirigés par le professeur Kyosuke Yoshimi de l’Université de Tohoku ont mis au point un alliage à base de molybdène-silicium-bore (MosiB), renforcé de carbure de titane (TiC), dont la haute température et la force ont été identifiée dans les plages de températures comprises entre 1 400 et 1 600 degrés Celsius.

De plus, les chercheurs ont évalué le fluage de cet alliage dans une plage de contraintes de 100 à 300 mégapascals pendant 400 heures. Toutes les expériences ont été réalisées sur un banc d’essai sous vide contrôlé par ordinateur afin d’empêcher le matériau de s’oxyder ou de réagir avec l’humidité de l’air, ce qui pouvait entraîner la formation de rouille.

«Nos expériences montrent que l’alliage nommé MoSiBTiC est extrêmement solide, comparé aux superalliages monocristallins à base de nickel, qui sont couramment utilisés dans les sections chaudes des moteurs thermiques, tels que les réacteurs d’avions et les turbines à gaz pour la production d’énergie électrique», a déclaré Yoshimi.

Un comportement inégalé

Ils ont également constaté que, contrairement aux précédentes recherches, cet alliage permettait un allongement plus important avec des forces décroissantes. Jusqu’à présent, ce comportement n’a été observé qu’avec des matériaux superplastiques capables de supporter une défaillance prématurée et imprévue.

Ces résultats suggèrent que le MoSiBTiC convient aux systèmes fonctionnant à des températures extrêmement élevées, tels que les systèmes de conversion d’énergie dans les applications automobiles, les centrales électriques et les systèmes de propulsion dans les moteurs et les fusées.

Cependant, les chercheurs ont noté que plusieurs analyses microstructurales supplémentaires étaient nécessaires pour bien comprendre la mécanique de cet alliage et sa capacité à reprendre sa forme après une exposition à de fortes contraintes.

Améliorer sa résistance à l’oxydation

«Notre objectif ultime est d’inventer un nouveau matériau à ultra-haute température supérieur aux superalliages à base de nickel et de remplacer les aubes des turbines haute pression par notre matériau à ultra-haute température», a déclaré Yoshimi. «Pour y parvenir, la prochaine étape consistera à améliorer sa résistance à l’oxydation, sans altérer ses excellentes propriétés mécaniques.»

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Scientific Reports.

Source : Tohoku Univesity