Jednym z wybitnych przykładów superalloyu jestInconel 718. Superalloy na bazie niklu, zawiera około 52–55% niklu, 17–21% chromu, 4,75–5,5% niobium, 2,8–3,3% molibdenu oraz niewielkie ilości żelaza, tytanu i aluminium. Inconel 718 jest obchodzony ze względu na wyjątkową wytrzymałość w szerokiej temperaturze w zakresie kriogenicznych w zakresie kriogenicznym do 650 stopni (1200 stopni F)-i odporność na pełzanie (powolne odkształcenie pod stresem trwałym) i korozję. Jest szeroko stosowany w zastosowaniach lotniczych, takich jak dyski turbiny gazowej, łopatki i elementy silnika rakietowego, a także w urządzeniach wiercenia ropy i gazu oraz reaktorach jądrowych.
Superalloys są klasyfikowane według ich elementu podstawowego, przy czym najczęstsze są stopy na bazie niklu, na bazie kobaltu i żelaza. Oto kluczowe typy i przykłady:
Superalloys na bazie niklu: Największa i najbardziej wszechstronna kategoria, oceniona dla wytrzymałości i utleniania o wysokiej temperaturze.
Seria Inconel(np. Inconel 600, 625, 718): stosowany w przemyśle lotniczym, przetwarzaniu chemicznym i nuklearnym.
Seria Hastelloy(np. Hastelloy C-276): Znany z ekstremalnej odporności na korozję w kwasach i trudnych chemikaliach.
Waspaloy: Stosowane w silnikach turbin gazowych do odporności na pełzanie na poziomie 815 stopni (1500 stopni F).
Superalloys oparte na kobalcie: Excel w utlenianiu i odporności na zużycie w wysokiej temperaturze, choć są one droższe.
Seria Stellite(np. Stellite 6): Używany w narzędziach tnących, siedzeniach zaworów i łopatach turbinowych.
Haynes 188: Odporny na utlenianie do 1100 stopni (2012 stopni F), stosowany w częściach pieca i lotniczej.
Superalloys na bazie żelaza: Niższe alternatywy o umiarkowanej wydajności w wysokiej temperaturze, często zawierające nikiel i chrom.
Stop 800/800H: Stosowany w wymiennikach ciepła i piecach przemysłowych.
A-286: Zatrzymany stop opadów dla elementów złącznych lotniczych i elementów turbin.
Superalloys nikiel wykazują wyjątkową siłę, szczególnie w podwyższonych temperaturach, co jest ich cechą definiującą. Ich wytrzymałość mierzy się przez właściwości, takie jak wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności i odporność na pełzanie:
Wytrzymałość na rozciąganie: W temperaturze pokojowej nadpełnia nikiel zwykle wynoszą od 800 MPa do ponad 1600 MPa (116 000–232 000 psi). Na przykład:
Inconel 625: ~ 1 034 MPa (150 000 psi) w temperaturze pokojowej.
Inconel 718: ~ 1240 MPa (180 000 psi) po obróbce cieplnej.
Siła wysokiej temperatury: W przeciwieństwie do większości metali ich siła pozostaje wysoka w ekstremalnych temperaturach. Na przykład:
Inconel 718 zachowuje ~ 60% siły rozciągania w temperaturze pokojowej przy 650 stopni (1200 stopni F).
Waspaloy utrzymuje przydatną siłę do 815 stopni (1500 stopni F), dzięki czemu nadaje się do łopat turbiny.
Odporność na pełzanie: Opierają się trwałe odkształcenie przy długotrwałym stresie w wysokich temperaturach. Na przykład Inconel 617 może wytrzymać 100 000 godzin stresu przy 850 stopniach (1562 stopnia F) bez znacznego pełzania.
Właściwości te wynikają z ich mikrostruktury, w tym wzmocnienie stałej (poprzez elementy takie jak chrom i molibden) i hartowanie opadów (poprzez fazy gamma-prime lub fazy podwójnej prime gamma, np. Cząstki bogate w Niobium w Inconel 718).
Nikiel Superalloys mają kluczowe znaczenie w branżach wymagających materiałów do wykonywania w ekstremalnych warunkach, wysokich temperaturach, korozji lub naprężenia mechanicznym. Kluczowe aplikacje obejmują:
Aerospace and Aviation:
Silniki turbinowe: ostrza turbiny, dyski, komory spalania i układy wydechowe (np. Inconel 718 dla dysków turbinowych, Waspaloy for Blades).
Silniki rakietowe: komponenty narażone na wysokie ciepło i spalanie chemiczne (np. Hastelloy dla gardła dyszy).
Wytwarzanie energii:
Turbiny gazowe i parowe w elektrowniach: części takie jak wirniki turbiny i wymienniki ciepła (np. Stop 600 dla obudowa turbiny parowej).
Reaktory jądrowe: okładziny paliwa, wymienniki ciepła i składniki strukturalne (np. Inconel 690, odporne na promieniowanie i korozję).
Przetwarzanie chemiczne:
Reaktory, rury i zawory obsługujące korozyjne chemikalia (np. Hastelloy C-276 dla środowisk kwasu siarkowego lub chloru).
Marine i offshore:
Sprzęt naftowych i gazowych podmorskich: zawory, pompy i narzędzia wiercenia odporne na korozję wody morskiej (np. Inconel 625).
Automotive (wysokowydajny):
Turbodolenia i układy wydechowe w wyścigach lub ciężkich pojazdach (np. Inconel 625 dla trwałości w wysokich temperaturach spalin).
Urządzenia medyczne:
Implanty (np. Składniki ortopedyczne) z powodu biokompatybilności i odporności na płyny ustrojowe (niektóre nadprawie nikiel, chociaż w niektórych przypadkach obawy alergii niklu ograniczają stosowanie).
Ich unikalna kombinacja siły, odporności na korozję i stabilności termicznej czyni je niezastąpioną w tych zastosowaniach o wysokich stawkach.
