Bilah turbin
Bahan

Faktor pembatas pada mesin jet awal adalah kinerja bahan yang tersedia untuk bagian panas (pembakar dan turbin) mesin. Kebutuhan akan bahan yang lebih baik memacu banyak penelitian di bidang paduan dan teknik manufaktur, dan penelitian tersebut menghasilkan daftar panjang bahan dan metode baru yang memungkinkan turbin gas modern. Salah satu yang paling awal adalah Nimonic, yang digunakan dalam mesin Whittle Inggris.
Pengembangan superalloy pada tahun 1940-an dan metode pemrosesan baru seperti peleburan induksi vakum pada tahun 1950-an sangat meningkatkan kemampuan suhu bilah turbin. Metode pemrosesan lebih lanjut seperti pengepresan isostatik panas meningkatkan paduan yang digunakan untuk bilah turbin dan meningkatkan kinerja bilah turbin. Bilah turbin modern sering menggunakan superalloy berbasis nikel yang menggabungkan kromium, kobalt, dan renium.
Selain perbaikan paduan, terobosan besar adalah pengembangan metode pemadatan terarah (DS) dan produksi kristal tunggal (SC). Metode ini sangat membantu meningkatkan kekuatan terhadap kelelahan dan creep dengan menyelaraskan batas butir dalam satu arah (DS) atau dengan menghilangkan batas butir sama sekali (SC). Penelitian SC dimulai pada tahun 1960-an dengan Pratt dan Whitney dan memakan waktu sekitar 10 tahun untuk diimplementasikan. Salah satu implementasi pertama DS adalah dengan mesin J58 dari SR-71.
Peningkatan besar lainnya pada teknologi bahan bilah turbin adalah pengembangan lapisan penghalang termal (TBC). Sementara pengembangan DS dan SC meningkatkan ketahanan terhadap creep dan kelelahan, TBC meningkatkan ketahanan terhadap korosi dan oksidasi, yang keduanya menjadi perhatian lebih besar saat suhu meningkat. TBC pertama, yang diterapkan pada tahun 1970-an, adalah lapisan aluminida . Lapisan keramik yang ditingkatkan mulai tersedia pada tahun 1980-an. Lapisan ini meningkatkan kemampuan suhu bilah turbin sekitar 200 °F (90 °C). Lapisan ini juga meningkatkan masa pakai bilah, hampir menggandakan masa pakai bilah turbin dalam beberapa kasus.
Sebagian besar bilah turbin diproduksi dengan pengecoran investasi (atau pemrosesan lilin yang hilang). Proses ini melibatkan pembuatan cetakan negatif yang presisi dari bentuk bilah yang diisi dengan lilin untuk membentuk bentuk bilah. Jika bilah berongga (yaitu, memiliki saluran pendingin internal), inti keramik dalam bentuk saluran tersebut dimasukkan ke tengah. Bilah lilin dilapisi dengan bahan tahan panas untuk membuat cangkang, dan kemudian cangkang tersebut diisi dengan paduan bilah. Langkah ini bisa lebih rumit untuk bahan DS atau SC, tetapi prosesnya serupa. Jika ada inti keramik di tengah bilah, inti tersebut dilarutkan dalam larutan yang membuat bilah berongga. Bilah dilapisi dengan TBC, dan kemudian lubang pendingin apa pun dikerjakan dengan mesin.
Komposit matriks keramik (CMC), di mana serat tertanam dalam matriks keramik yang berasal dari polimer, sedang dikembangkan untuk digunakan pada bilah turbin. Keuntungan utama CMC dibandingkan superalloy konvensional adalah bobotnya yang ringan dan kemampuan suhu tinggi. Komposit SiC/SiC yang terdiri dari matriks silikon karbida yang diperkuat oleh serat silikon karbida telah terbukti dapat menahan suhu operasi 200°-300 °F lebih tinggi daripada superalloy nikel. GE Aviation berhasil menunjukkan penggunaan bilah komposit SiC/SiC tersebut untuk turbin tekanan rendah dari mesin jet F414-nya.