superseokset

Superseokset (superalloyt) ovat metalliseoksia, jotka säilyttävät korkean lujuutensa ja hyvän kestävyyden korkeissa lämpötiloissa sekä hapettuvissa ympäristöissä. Niitä käytetään erityisesti ilmailu- ja energiatuotannon turbiinien sekä kemianteollisuuden korkealämpötilakomponenttien valmistuksessa. Yleisimmät perusryhmät ovat Ni-pohjaiset, Co-pohjaiset ja Fe-pohjaiset seokset; Ni-pohjaiset ovat suurimmassa osassa nykyaikaisia sovelluksia.

Ni-pohjaiset superseokset saavat suurimman lujuuden precipitaation kautta gamma-prime -vaiheesta, joka muistuttaa Ni3(Al,Ti). Lisäksi lisäaineet kuten Cr, Co, Mo, W, Ta, Nb ja C parantavat kuumuudenkestoa, lujuutta ja hapettumiskestävyyttä. Al ja Cr muodostavat korkeissa lämpötiloissa suojan oksidatiiviselle syöpimiselle ja muodostavat oksidikerroksen (esimerkiksi Al2O3 tai Cr2O3). Mikrostruktuuri on usein hieno, tarkasti hallittu gamma-prime -hiukkasdispersio.

Valmistuksessa käytetään sekä valua että työstöä, ja usein myös pölymetallurgiaa. Lämpökäsittelyt aikaansaavat halutun gamma-prime -dispersioitumisen ja siten lujuuden. Joissakin muodoissa käytetään directionally solidified- tai yksikristallisia (single-crystal) kudoksia, jotka parantavat kestävyyttä creepille turbomiessissä. Tunnettuja esimerkkejä Ni-pohjaisista superseoksista ovat Inconel-, Rene- ja CMSX -lajikkeet.

Sovellukset kattavat turbopuhaltimien siivet ja kotelot sekä polttokammio- ja turbiinikomponentit, sekä teolliset kaasupolttoainejärjestelmät ja voimalaitosten laitteet. Kehitys keskittyy edelleen parempaan lujuuteen korkeissa lämpötiloissa, parempaan oksidatiiviseen kestävyyteen sekä kustannustehokkaampiin valmistusmenetelmiin.