Química

Diamante sintético para mitigar la corrosión en turbinas de motores a reacción

(NC&T) El dióxido de circonio convierte químicamente la arena y otras partículas corrosivas que se acumulan sobre el aspa, en componentes de una nueva capa protectora exterior. En ese sentido, la superficie del aspa se renueva constantemente.

Finalmente, la tecnología podría permitir a los fabricantes el uso de nuevos tipos de materiales resistentes al calor en las aspas de las turbinas, de tal modo que los motores fueran capaces de funcionar a mayores temperaturas y con más eficiencia.

Los motores a reacción operan a temperaturas muy altas, y las aspas de las turbinas de los motores más avanzados están recubiertas con una delgada capa de cerámica resistente a ellas, para que funcione como un aislante térmico que proteja al metal de las aspas. La capa se diseña como un acordeón para expandirse y contraerse junto con el metal.

El problema surge cuando la arena golpea las aspas calientes del motor, se funde y se convierte en vidrio.

El vidrio caliente penetra en la capa de cerámica. Pero el daño real se produce después de que el motor se enfría y el vidrio se solidifica en una estructura inflexible sobre la cerámica. Cuando el motor se calienta de nuevo y las aspas de metal se expanden, la capa de cerámica no puede expandirse debidamente, porque el vidrio la ha encerrado. La cerámica se rompe, acortando la vida de las aspas del motor.

Nitin Padture, profesor de ciencia e ingeniería de los materiales en la Universidad Estatal de Ohio, y sus colegas, están trabajando en una nueva capa que fuerza al vidrio a absorber productos químicos que lo convertirán en una cerámica inofensiva e incluso útil.

La clave es que el recubrimiento contiene átomos de aluminio y de titanio escondidos dentro de los cristales del dióxido de circonio. Cuando el vidrio consume el dióxido de circonio, también consume aluminio y titanio. Una vez que el vidrio consume una cantidad suficiente de estos elementos, se detiene la corrosión de la cerámica.

El vidrio se convierte literalmente en una nueva capa de cerámica sobre la vieja. Y cuando una nueva masa de vidrio penetre en el recubrimiento, sucederá lo mismo. Es como una renovación constante de la capa que cubre la superficie de la turbina.




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