Gli aeroplani moderni e le turbine per la produzione di energia dipendono da parti lavorate con precisione in grado di resistere a forti forze meccaniche in ambienti ad alta temperatura. In molti casi, temperature di esercizio più elevate portano a prestazioni più efficienti. Questo motiva la ricerca di nuove leghe metalliche ad altissima temperatura che possano mantenere la loro forma e resistenza a temperature in cui l'acciaio ordinario si fonderebbe.

Basandosi sulla loro ricerca su una promettente lega mista, un team di ricercatori dell'Università di Osaka ha fatto un nuovo passo avanti aggiungendo metalli per generare una struttura unica che mostra prestazioni eccezionali.

"La nostra lega precedente era una miscela di diversi disilicicidi di metalli di transizione, che erano disposti in una struttura lamellare, ", afferma l'autore principale Koji Hagihara. "Anche se le prestazioni della lega sono state buone, non soddisfaceva i requisiti di tenacità a temperatura ambiente e mostrava ancora una certa deformazione a temperature molto elevate."

I disilicicidi dei metalli di transizione sono leghe leggere con una buona resistenza alle alte temperature, ideale per applicazioni a temperature ultra elevate. Il team di Osaka ha precedentemente combinato due diversi tipi di disiliciuri di metalli di transizione per formare una struttura microscopica con strati alternati di cristallo di lega diversa. Questa disposizione "lamellare" ha migliorato la resistenza della lega, ma rimanevano alcuni problemi a causa della bassa resistenza lungo la direzione parallela all'interfaccia bifase.

Ora, il team ha aggiunto due nuovi metalli alla miscela di lega per formare una "microstruttura a lamelle incrociate". I metalli aggiunti fanno crescere nuovi cristalli, che penetrano nella struttura dello strato cristallino, simili alle graffette che perforano una risma di carta. Questo effetto impedisce la deformazione parallela all'interfaccia lamellare e migliora notevolmente le prestazioni meccaniche della lega.

"Altri ricercatori dovrebbero prendere nota di questa microstruttura a lamelle incrociate unica come un modo per migliorare la resistenza allo scorrimento ad alta temperatura e la tenacità alla frattura nelle leghe ad altissima temperatura, " afferma il capogruppo Takayoshi Nakano. "Le prestazioni della nostra lega sono ora più vicine a soddisfare le esigenze delle applicazioni pratiche di ingegneria. I guadagni di efficienza derivanti dall'utilizzo di materiali ad altissima temperatura nelle turbine a gas e nei motori a reazione potrebbero avere un impatto reale sulle emissioni di CO2 e sul riscaldamento globale".