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Trotz des rasanten Fortschritts bei erneuerbaren Energien bleibt die Verbesserung der Effizienz der Energieumwandlung aus fossilen oder synthetischen Kraftstoffen eine Herausforderung. Dies gilt insbesondere für Langstreckenflugzeuge, die in absehbarer Zukunft weiterhin auf Verbrennungsmotoren angewiesen sein werden. Ein vielversprechender Ansatz zur Steigerung der Effizienz besteht darin, die Betriebstemperaturen dieser Motoren zu erhöhen. In unserer neuesten Publikation stellen wir eine neuartige refraktärmetallbasierte Legierung vor, die zwei bisher nicht überwundene Barrieren dieser Materialklasse adressiert: (1) Oxidationsbeständigkeit und (2) plastische Verformbarkeit bei Raumtemperatur.

Materialien auf Basis von Refraktärmetallen, die deutlich höhere Solidustemperaturen von über 2.000 °C aufweisen, sind ideale Kandidaten für den Hochtemperatureinsatz jenseits der Grenzen gegenwärtig eingesetzter Ni-Basis Superlegierungen. In einem bedeutenden Fortschritt stellen wir eine einphasige Cr-36,1Mo-3Si (at.%)-Legierung vor, die zwei entscheidende Anforderungen für Materialien auf Basis von Refraktärmetallen erfüllt: (1) Beständigkeit gegen Pesting, Nitrierung und Abplatzung bei erhöhten Temperaturen, mindestens bis zu 1100 °C und (2) ausreichende Duktilität im Druckversuch bei Raumtemperatur.
Während Festigkeit und Kriechbeständigkeit solcher Legierungen in einigen Fällen bereits die von Ni-basierten Superlegierungen übertroffen haben, bestanden weiterhin Herausforderungen im Zusammenhang mit der Oxidations-/Korrosionsbeständigkeit und der Duktilität/Zähigkeit. Diese Eigenschaften sind entscheidend, um der aggressiven Verbrennungsatmosphäre standzuhalten und eine Schadenstoleranz sowie die Montage zu gewährleisten. Frühere Versuche, die ansonsten katastrophale Oxidation von Mo und Nitrierung von Cr während der Oxidation zu bekämpfen, führten oft zu einem Verlust der Duktilität bei Raumtemperatur.