Creepresistentie

Creepresistentie is het vermogen van een materiaal om bij langdurige blootstelling aan hoge temperatuur en onder constante belasting vervorming en verzwakkende effecten te weerstaan. In veel industriële systemen treedt creep op wanneer de operationele temperatuur een aanzienlijk deel van het smeltpunt benadert. Zonder voldoende creepresistentie kan een component na verloop van tijd uitzakken, scheuren ontwikkelen of uiteindelijk ruptuur ondervinden. De mate van creepresistentie wordt bepaald door temperatuur en stress, maar ook door de chemische omgeving en de microstructuur, zoals legeringselementen, korrelgrootte en coatings.

Creepmechanismen omvatten diffusiegedreven processen (Nabarro-Herring en Coble creep) en dislocatiecreep door glijden en klimmen. Precipitatieversterking en solide oplossingsversterking verhogen de weerstand door het hinderen van atoommigratie en dislocatietransport. Een fijn, stabiel korrelennetwerk en dispersieversterking dragen bij aan creepleven, terwijl oxidatie en corrosie de creep kunnen versnelleg door degradatie van de microstructuur.

Veel gebruikte creep-resistente materialen zijn nickel-gebaseerde superlegeringen, refractaire metalen en keramische matrixcomposieten. Toepassingen zijn gasturbinebladen, warmtewisselaars en stoomgeneratoren waar langdurige hoge temperaturen nodig zijn. Ontwerpstrategieën richten zich op precipitatieve en dispersieversterking, korrelgroei- en grensstabilisatie, en coatings die oxidatie en oppervlaktetemperatuur beperken.

Creep wordt geëvalueerd met isotherme creep-tests, die creep-snelheden en tijd-tot-rupture leveren en resulteren in creep-ruptuurcurves. Levensduur kan worden geschat met modellen zoals de Monkman-Grant-relatie of de Larson-Miller-parameter, zodat creepleven onder verschillende temperaturen en drukken kan worden voorspeld. Het doel is materialen en ontwerpen te kiezen met voldoende creepleven voor de verwachte dienstcondities.