superlegeringer

Superlegeringer, nikkel-, jern–nikkel- og kobolt-baserte legeringer, tilpasset langtidsservice ved høye temperaturer over 540 °C.

Superlegeringer ble utviklet for militære formål under den annen verdenskrig, og kom i alminnelig bruk etter 1950 blant annet i flymotorer, industrielle gassturbiner og andre anvendelser med høy temperatur, høy spenning og korrosive omgivelser.

I tillegg til bruk av metaller med høyt smeltepunkt i grunnlegeringene, er materialene styrket ved tilsetninger som aktiverer en eller flere styrkemekanismer:

1. Fast oppløsning ved tilsetning av krom, molybden og wolfram
2. Utfelling av intermetalliske forbindelser av aluminium, titan og niob i koherente eller semikoherente faser i jern-nikkel- og nikkelbaserte legeringer
3. Utfelling av karbider og borider. Aktuelle elementer er krom, molybden, wolfram, titan, niob
4. Deformasjonsstyrking, spesielt av jern–nikkel–krom-klassen som ikke tar styrking ved utfelling.

De ferdige arbeidsstykkene kan leveres i smidd eller støpt utførelse. Smidde legeringer er mer finstrukturerte enn støpte, og har bedre strekkfasthet, hvorimot grove korn i støpte gjenstander forbedrer sigefastheten. Ytterligere forbedring kan oppnås ved å justere avkjølingsforholdene under størkning, slik at stengelkrystallene er orientert langs retningen for maksimal spenning under belastning. Man unngår da store spenninger på tvers av korngrensene. I kritiske deler av jetmotoren er fordelaktige resultater oppnådd med pulvermetallurgiske fremstillingsprosesser.

Nikkelbaserte legeringer gir de beste styrke- og langtidsegenskaper (se tabell under) og er ansette materialer for eksempel i roterende turbinblad. Koboltlegeringer har bedre korrosjonsmotstand. Jern-nikkel-legeringer er svakere ved høye temperaturer, men er korrosjonsfaste og lettere å smi og støpe.

Superlegeringer er «vanskelige» materialer i den forstand at de ettertraktede egenskaper er fast knyttet til en komplisert mikrostruktur, og forutsetter bruk av rene utgangsmaterialer, riktig komposisjon og at all prosessering, fra utstøping til varmebehandling, er korrekt gjennomført.