Una aleación resistente al calor de próxima generación podría potenciar las turbinas y transformar la eficiencia energética.
Fecha: 23 de octubre de 2025
Fuente: Instituto de Tecnología de Karlsruher (KIT)
Resumen: Los científicos han desarrollado una aleación de cromo, molibdeno y silicio que soporta temperaturas extremas, manteniendo su dúctilidad y resistencia a la oxidación. Podría reemplazar a las superaleaciones de níquel, cuya temperatura está limitada a unos 1100 °C. El nuevo material podría aumentar considerablemente la eficiencia de las turbinas y los motores, lo que representa un gran avance hacia sistemas energéticos más limpios y potentes.Compartir:
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Una nueva investigación ha producido una aleación innovadora que combina cromo, molibdeno y silicio, capaz de superar en rendimiento a las superaleaciones actuales a base de níquel utilizadas en turbinas y motores a reacción. Crédito: Shutterstock
Los metales de alta temperatura son esenciales para impulsar motores de aeronaves, turbinas de gas, sistemas de rayos X y otras tecnologías avanzadas. Entre los más resistentes al calor se encuentran los metales refractarios como el tungsteno, el molibdeno y el cromo, todos con puntos de fusión cercanos o superiores a los 2000 grados Celsius (~3600 grados Fahrenheit). A pesar de su excepcional tolerancia al calor, estos metales presentan importantes desafíos: son frágiles a temperaturas normales y se oxidan rápidamente al exponerse al oxígeno, lo que provoca fallas incluso a temperaturas de 600 a 700 grados Celsius (~1100 a 1300 grados Fahrenheit). Por ello, solo pueden utilizarse en entornos de vacío especializados, como en ánodos rotatorios de rayos X.
Para superar estas limitaciones, los ingenieros han recurrido durante mucho tiempo a superaleaciones a base de níquel para piezas que deben resistir aire caliente o gases de combustión. Estos materiales son estándar en turbinas de gas y otros sistemas de alta temperatura.
Las superaleaciones existentes están compuestas por numerosos elementos metálicos diferentes, incluyendo algunos poco comunes, lo que les confiere diversas propiedades. Son dúctiles a temperatura ambiente, estables a altas temperaturas y resistentes a la oxidación —explica el profesor Martin Heilmaier, del Instituto de Materiales Aplicados - Ciencia e Ingeniería de Materiales del KIT—. Sin embargo, y ahí está el problema, las temperaturas de funcionamiento, es decir, las temperaturas en las que pueden utilizarse con seguridad, alcanzan un máximo de 1100 grados Celsius. Esta temperatura es demasiado baja para aprovechar al máximo el potencial de eficiencia en turbinas u otras aplicaciones de alta temperatura. De hecho, la eficiencia en los procesos de combustión aumenta con la temperatura.
Una oportunidad para un salto tecnológico
Reconociendo este límite de rendimiento, el equipo de Heilmaier se propuso encontrar una nueva solución. Dentro del grupo de formación en investigación "Materiales compuestos a partir de materiales compuestos para aplicaciones en condiciones extremas" (MatCom-ComMat) de la Fundación Alemana de Investigación (DFG), el equipo desarrolló una novedosa aleación que combina cromo, molibdeno y silicio. Este material refractario a base de metal, en cuyo descubrimiento el Dr. Alexander Kauffmann, actualmente profesor de la Universidad del Ruhr en Bochum, desempeñó un papel fundamental, exhibe propiedades nunca antes vistas.
"Es dúctil a temperatura ambiente, su punto de fusión alcanza los 2000 grados Celsius y, a diferencia de las aleaciones refractarias conocidas hasta la fecha, se oxida lentamente, incluso en el rango crítico de temperatura. Esto alimenta la visión de poder fabricar componentes aptos para temperaturas de funcionamiento considerablemente superiores a los 1100 grados Celsius. Por lo tanto, el resultado de nuestra investigación tiene el potencial de dar un verdadero salto tecnológico", afirma Kauffmann. Esto es especialmente destacable, ya que la resistencia a la oxidación y la ductilidad aún no se pueden predecir con la suficiente precisión como para permitir un diseño de material específico, a pesar del gran progreso logrado en el desarrollo de materiales asistido por ordenador.
Más eficiencia, menos consumo
«En una turbina, incluso un aumento de temperatura de tan solo 100 grados Celsius puede reducir el consumo de combustible en aproximadamente un cinco por ciento», explica Heilmaier. «Esto es especialmente relevante para la aviación, ya que los aviones propulsados por electricidad difícilmente serán aptos para vuelos de larga distancia en las próximas décadas. Por lo tanto, una reducción significativa del consumo de combustible será crucial. Las turbinas de gas estacionarias en centrales eléctricas también podrían operar con menores emisiones de CO2 gracias a materiales más robustos. Para poder utilizar la aleación a nivel industrial, se requieren muchos otros pasos de desarrollo», afirma Heilmaier. «Sin embargo, con nuestro descubrimiento en la investigación fundamental, hemos alcanzado un hito importante. Grupos de investigación de todo el mundo ahora pueden aprovechar este logro».
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Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Karlsruher Institut für Technologie (KIT) . Nota: El contenido puede editarse por estilo y extensión.
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Referencia de la revista:
Frauke Hinrichs, Georg Winkens, Lena Katharina Kramer, Gabriely Falcão, Ewa M. Hahn, Daniel Schliephake, Michael Konrad Eusterholz, Sandipan Sen, Mathias Christian Galetz, Haruyuki Inui, Alexander Kauffmann, Martin Heilmaier. "Una aleación dúctil de cromo-molibdeno resistente a la oxidación a alta temperatura" . Naturaleza , 2025; 646 (8084): 331 DOI: 10.1038/s41586-025-09516-8
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Instituto de Tecnología de Karlsruher (KIT). "Los científicos forjan una “superaleación” que se niega a derretirse." Ciencia diaria. ScienceDaily , 23 de octubre de 2025. < www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251023031622.htm >
