Un esempio di spicco di una SuperAlloy èInconel 718. Una SuperAlloy a base di nichel, contiene circa il 52–55% di nichel, 17–21% di cromo, 4,75-5,5% di niobio, 2,8-3,3% di molibdeno e piccole quantità di ferro, titanio e alluminio. Inconel 718 è celebrato per la sua eccezionale resistenza attraverso un'ampia gamma di temperature da condizioni criogeniche fino a 650 gradi (1.200 gradi F) e resistenza al creep (lenta deformazione sotto stress prolungato) e corrosione. È ampiamente utilizzato nelle applicazioni aerospaziali, come dischi di turbine a gas, lame e componenti del motore a razzo, nonché in attrezzature per la perforazione di petrolio e gas e reattori nucleari.
Le SuperAlloe sono classificate per il loro elemento di base, con le leghe a base di nichel, a base di cobalto e a base di ferro che sono le più comuni. Ecco i tipi chiave ed esempi:
SuperAlloys a base di nichel: La categoria più grande e versatile, valutata per la resistenza di resistenza e ossidazione ad alta temperatura.
Serie Inconel(Ad esempio, Inconel 600, 625, 718): utilizzato in aerospaziale, lavorazione chimica e industrie nucleari.
Serie Hastelloy(EG, Hastelloy C-276): noto per la resistenza alla corrosione estrema negli acidi e nelle sostanze chimiche aggressive.
Waspaloy: Utilizzato nei motori a turbina a gas per la sua resistenza al creep a 815 gradi (1.500 gradi F).
SuperAlloys a base di cobalto: Excel nell'ossidazione ad alta temperatura e nella resistenza all'usura, sebbene siano più costosi.
Serie stellite(EG, stellite 6): usato in utensili da taglio, sedili della valvola e pale della turbina.
Haynes 188: Resistente all'ossidazione fino a 1.100 gradi (2.012 gradi F), utilizzato nelle parti del forno e nell'aerospaziale.
Superloys a base di ferro: Alternative a basso costo con prestazioni moderate ad alta temperatura, spesso contenenti nichel e cromo.
Lega 800/800h: Usato negli scambiatori di calore e nei forni industriali.
A-286: Una lega indurita dalle precipitazioni per dispositivi di fissaggio aerospaziale e componenti della turbina.
I superloy di nichel mostrano una resistenza eccezionale, in particolare a temperature elevate, che è il loro tratto distintivo. La loro resistenza è misurata da proprietà come resistenza alla trazione, resistenza alla snervamento e resistenza al creep:
Resistenza alla trazione: A temperatura ambiente, le SuperAlloys di nichel vanno in genere da 800 MPa a oltre 1.600 MPa (116.000-232.000 psi). Per esempio:
Inconel 625: ~ 1.034 MPa (150.000 psi) a temperatura ambiente.
Inconel 718: ~ 1.240 MPa (180.000 psi) quando trattati con calore.
Resistenza ad alta temperatura: A differenza della maggior parte dei metalli, la loro forza rimane elevata a temperature estreme. Ad esempio:
Inconel 718 mantiene ~ 60% della sua resistenza alla trazione a temperatura ambiente a 650 gradi (1.200 gradi F).
Waspaloy mantiene una forza utile fino a 815 gradi (1.500 gradi F), rendendolo adatto alle lame di turbina.
Resistenza al creep: Resistono alla deformazione permanente sotto stress a lungo termine ad alte temperature. Ad esempio, Inconel 617 può resistere a 100.000 ore di stress a 850 gradi (1.562 gradi F) senza creep significativo.
Queste proprietà derivano dalla loro microstruttura, incluso il rafforzamento della soluzione solida (tramite elementi come il cromo e il molibdeno) e l'indurimento delle precipitazioni (tramite fasi gamma-prime o gamma-doppia-prime-prime, ad esempio particelle ricche di niobio in Inconel 718).
I superloys di nichel sono fondamentali nelle industrie che richiedono materiali per funzionare a temperature estreme, corrosione o stress meccanico. Le applicazioni chiave includono:
Aerospaziale e aviazione:
Motori a turbina a gas: pale di turbine, dischi, camere di combustione e sistemi di scarico (ad es. Inconel 718 per dischi di turbina, waspaloy per lame).
Motori a razzo: componenti esposti a calore elevato e combustione chimica (ad es. Hastelloy per gola degli ugelli).
Generazione di energia:
Turbine a gas e vapore nelle centrali: parti come rotori di turbine e scambiatori di calore (ad es. 600 in lega per le turbine a vapore).
Reattori nucleari: rivestimento del carburante, scambiatori di calore e componenti strutturali (ad es. Inconel 690, resistente alle radiazioni e alla corrosione).
Elaborazione chimica:
Reattori, tubi e valvole che gestiscono sostanze chimiche corrosive (ad es. Hastelloy C-276 per ambienti di acido solforico o cloro).
Marine e Offshore:
Attrezzature sottomarine di petrolio e gas: valvole, pompe e strumenti di perforazione resistenti alla corrosione dell'acqua di mare (ad es. Inconel 625).
Automotive (ad alte prestazioni):
I turbocompressori e i sistemi di scarico nei veicoli da corsa o pesanti (ad es. Inconie 625 per durata a temperature di scarico elevate).
Dispositivi medici:
Gli impianti (ad es. Componenti ortopedici) a causa della biocompatibilità e della resistenza ai fluidi corporei (alcuni superloy di nichel, sebbene l'allergia al nichel riguarda l'uso in alcuni casi).
La loro combinazione unica di resistenza, resistenza alla corrosione e stabilità termica li rende insostituibili in queste applicazioni ad alto contenuto di poste.
