Hochleistungslegierungen

Hochleistungslegierungen sind metallische Werkstoffe, die speziell entwickelt werden, um in hohen Temperaturen, hohen Belastungen und korrosiven Umgebungen ihre mechanischen Eigenschaften weitgehend zu behalten. Sie zeichnen sich durch hohe Festigkeit, Steifigkeit, gute Kriech- und Ermüdungsfestigkeit sowie ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit aus. Typische Einsatzbedingungen sind Turbinen, Motoren, Chemieanlagen und Hochdruckkomponenten.

Die wichtigsten Gruppen sind nickelbasierte Superlegierungen (Beispiele: Inconel, Rene, Nimonic), kobaltbasisierte Legierungen sowie titan- und aluminumbasierte Legierungen für Leichtbauanwendungen. Nickelbasierte Superlegierungen bieten hervorragende Festigkeit und Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen und besitzen eine starke Oxidationsbeständigkeit; kobaltbasisierte Legierungen zeichnen sich durch gute zyklische Ermüdungsleistung; Titan- und Aluminiumbasierte Legierungen liefern hohe Festigkeit bei relativ geringem Gewicht.

Zentrales Leistungsprofil umfasst hohe Kriech- und Temperaturfestigkeit, Ermüdungsresistenz, Hitzebeständigkeit sowie chemische Beständigkeit gegen aggressive Medien. Abhängig von der Legierung lassen sich zudem gute Druck- und Verschleißfestigkeit sowie Härte erreichen.

Herstellung erfolgt oft durch Schmelzen und Veredeln in Vakuum, beispielsweise Vakuum-Induktionsschmelzen, Vakuum-Arc-Remelting oder durch Pulversynthese (Powder Metallurgy) für feinkörnige Strukturen. Nachbearbeitung umfasst Wärmebehandlung (Lösungsglühung, Ausscheidungshärten), Umformen (Schmieden, Walzen) und weitere Prozesse wie Hot Isostatic Pressing (HIP).

Typische Anwendungen finden sich in Luft- und Raumfahrttriebwerken, Kraftwerken, der chemischen Industrie, Erdöl- und Gasförderung, Marine und Spitzentechnologie. Die Wahl der Legierung hängt von Temperaturbereich, Druckbelastung und Korrosionsprozessen ab. Entwicklungstrends zielen auf noch höhere Temperaturbeständigkeit, verbesserte Kriech- und Ermüdungswerte sowie die Nutzung additiv gefertigter Komponenten und neuer Legierungszusätze.