Les avions modernes et les turbines de production d'électricité dépendent de pièces usinées avec précision qui peuvent résister à des forces mécaniques sévères dans des environnements à haute température. Dans de nombreux cas, des températures de fonctionnement plus élevées conduisent à des performances plus efficaces. Cela motive la recherche de nouveaux alliages métalliques à ultra haute température qui peuvent conserver leur forme et leur résistance à des températures où l'acier ordinaire fondrait.

Forts de leurs recherches sur un alliage mixte prometteur, une équipe de chercheurs de l'Université d'Osaka a fait une nouvelle percée en ajoutant des métaux pour générer une structure unique qui montre des performances exceptionnelles.

"Notre alliage précédent était un mélange de différents disiliciures de métaux de transition, qui étaient disposés en structure lamellaire, ", explique l'auteur principal Koji Hagihara. "Bien que les performances de l'alliage soient bonnes, il ne répondait pas aux exigences de ténacité à température ambiante et présentait encore une certaine déformation à très haute température."

Les disiliciures de métaux de transition sont des alliages légers avec une bonne résistance à haute température, idéal pour les applications à ultra haute température. L'équipe d'Osaka a précédemment combiné deux types différents de disiliciures de métaux de transition pour former une structure microscopique avec des couches alternées de différents alliages cristallins. Cette disposition "lamellaire" a amélioré la résistance de l'alliage, mais certains problèmes subsistaient en raison de la faible résistance le long de la direction parallèle à l'interface biphasée.

Maintenant, l'équipe a ajouté deux nouveaux métaux au mélange d'alliage pour former une "microstructure lamellaire croisée". Les métaux ajoutés provoquent la croissance de nouveaux cristaux, qui pénètrent dans la structure de la couche cristalline, semblable à des agrafes perçant une pile de papier. Cet effet évite la déformation parallèle à l'interface lamellaire et améliore considérablement les performances mécaniques de l'alliage.

« D'autres chercheurs devraient prendre note de cette microstructure lamellaire croisée unique comme moyen d'améliorer la résistance au fluage à haute température et la ténacité à la rupture dans les alliages à très haute température, " déclare le chef du groupe Takayoshi Nakano. " Les performances de notre alliage sont désormais plus proches des exigences des applications pratiques d'ingénierie. Les gains d'efficacité résultant de l'utilisation de matériaux à ultra haute température dans les turbines à gaz et les moteurs à réaction pourraient avoir un impact réel sur les émissions de CO2 et le réchauffement climatique. »