1. Definizione fondamentale e scopo del progetto
2. Limiti delle prestazioni
L'acciaio al carbonio (una lega di ferro-carbonio) perde gran parte della sua resistenza sopra i 400°C (752°F) e diventa soggetto a ossidazione.
Le leghe di alluminio (ad esempio 6061) si ammorbidiscono notevolmente a temperature superiori a 200°C (392°F) e non possono resistere all'esposizione a lungo-termine elevato-al calore.
Le leghe di rame-nichel (ad esempio 70/30 Cu-Ni) eccellono nella resistenza alla corrosione ma non hanno sufficiente resistenza allo scorrimento viscoso per temperature superiori a 300°C (572°F).
Resistenza alle alte-temperature: le superleghe a base di nichel- (ad esempio, GH4133, Inconel® 718) mantengono la resistenza alla trazione e allo snervamento a 650–1000°C (1202–1832°F).
Resistenza allo scorrimento: Le superleghe resistono alla deformazione permanente (creep) in condizioni di calore e stress a lungo termine-a lungo termine-essenziale per componenti come le pale di turbine che funzionano a 800–1100°C (1472–2012°F) per migliaia di ore.
Stabilità ambientale: Formano pellicole di ossido dense e aderenti (ad esempio ossidi di cromo o alluminio) per resistere all'ossidazione e alla corrosione nei gas ad alta-temperatura (ad esempio i gas di combustione nei motori a reazione) o nelle sostanze chimiche aggressive.
3. Complessità compositiva
Ottone: Rame (60–70%) + Zinco (30–40%).
Acciaio inossidabile (grado 304): ferro (≈70%) + cromo (18–20%) + nichel (8–10%).
Duralluminio (lega di alluminio 2024): alluminio (≈93%) + rame (4,4%) + magnesio (1,5%) + manganese (0,6%).
Superlega GH4133 a base di nichel-: nichel (50–55%) + cromo (17–21%) + ferro (equilibrio) + niobio (4,75–5,5%) + molibdeno (2,8–3,3%) + titanio (0,65–1,15%) + alluminio (0,2–0,8%), più oligoelementi per controllare la crescita dei grani e le impurità livelli.
Questi elementi svolgono ruoli specifici: il niobio e il titanio formano precipitati rinforzanti (fasi γ'' e γ'), il cromo migliora la resistenza alla corrosione e l'alluminio stabilizza le prestazioni alle alte-temperature.
4. Scenari applicativi
Edilizia (acciaio al carbonio, leghe di alluminio per travi e telai).
Automotive (leghe di magnesio per particolari leggeri, ottone per raccorderia).
Elettronica (leghe di rame per cablaggi, leghe di alluminio per dissipatori).
Settore marino (leghe di rame-nichel per tubi dell'acqua di mare, acciaio inossidabile per componenti dello scafo).
Aerospaziale: pale di turbine, camere di combustione e ugelli di scarico nei motori a reazione (ad esempio, GH4049, Inconel® 718).
Energia: componenti di turbine a gas per la produzione di energia, parti centrali di reattori nucleari (ad es. Hastelloy® C276).
Aerospaziale e difesa: camere di spinta di motori a razzo, scudi termici di veicoli ipersonici.
