Satu contoh utama superalloy adalahInconel 718. Superalloy berasaskan nikel, ia mengandungi kira-kira 52-55% nikel, 17-21% kromium, 4.75-5.5% niobium, 2.8-3.3% molibdenum, dan sejumlah kecil besi, titanium, dan aluminium. Inconel 718 dirayakan untuk kekuatan yang luar biasa di seluruh jarak suhu yang luas-dari keadaan kriogenik sehingga 650 darjah (1,200 darjah F) -dan rintangan terhadap rayapan (ubah bentuk perlahan di bawah tekanan yang berterusan) dan kakisan. Ia digunakan secara meluas dalam aplikasi aeroangkasa, seperti cakera turbin gas, bilah, dan komponen enjin roket, serta peralatan penggerudian minyak dan gas dan reaktor nuklear.
Superalloys dikategorikan oleh elemen asas mereka, dengan aloi berasaskan nikel, berasaskan kobalt, dan berasaskan besi yang paling biasa. Berikut adalah jenis dan contoh utama:
Superalloys berasaskan nikel: Kategori terbesar dan paling serba boleh, bernilai kekuatan suhu tinggi dan rintangan pengoksidaan.
Siri Inconel(contohnya, Inconel 600, 625, 718): Digunakan dalam Aeroangkasa, Pemprosesan Kimia, dan Industri Nuklear.
Siri Hastelloy(Contohnya, Hastelloy C-276): Dikenali untuk rintangan kakisan yang melampau dalam asid dan bahan kimia yang keras.
Waspaloy: Digunakan dalam enjin turbin gas untuk rintangan merayapnya pada 815 darjah (1,500 darjah F).
Superalloys berasaskan Cobalt: Excel dalam pengoksidaan suhu tinggi dan rintangan haus, walaupun mereka lebih mahal.
Siri Stellite(contohnya, Stellite 6): Digunakan dalam alat pemotong, tempat duduk injap, dan bilah turbin.
Haynes 188: Tahan pengoksidaan sehingga 1,100 darjah (2,012 darjah F), digunakan dalam bahagian relau dan aeroangkasa.
Superalloys berasaskan besi: Alternatif kos rendah dengan prestasi suhu tinggi sederhana, sering mengandungi nikel dan kromium.
Aloi 800/800H: Digunakan dalam penukar haba dan relau perindustrian.
A-286: Aloi pemendakan untuk pengikat aeroangkasa dan komponen turbin.
Nikel superalloys mempamerkan kekuatan yang luar biasa, terutamanya pada suhu tinggi, yang merupakan sifat menentukan mereka. Kekuatan mereka diukur oleh sifat -sifat seperti kekuatan tegangan, kekuatan hasil, dan rintangan merayap:
Kekuatan tegangan: Pada suhu bilik, superalloy nikel biasanya berkisar antara 800 MPa hingga lebih dari 1,600 MPa (116,000-232,000 psi). Contohnya:
Inconel 625: ~ 1,034 MPa (150,000 psi) pada suhu bilik.
Inconel 718: ~ 1,240 MPa (180,000 psi) apabila dirawat haba.
Kekuatan suhu tinggi: Tidak seperti kebanyakan logam, kekuatan mereka tetap tinggi pada suhu yang melampau. Contohnya:
Inconel 718 mengekalkan ~ 60% daripada kekuatan tegangan suhu biliknya pada 650 darjah (1,200 darjah F).
Waspaloy mengekalkan kekuatan berguna sehingga 815 darjah (1,500 darjah F), menjadikannya sesuai untuk bilah turbin.
Rintangan Creep: Mereka menentang ubah bentuk kekal di bawah tekanan jangka panjang pada suhu tinggi. Sebagai contoh, Inconel 617 dapat menahan 100,000 jam tekanan pada 850 darjah (1,562 darjah F) tanpa rayapan yang ketara.
Ciri-ciri ini timbul daripada mikrostruktur mereka, termasuk pengukuhan penyelesaian pepejal (melalui unsur-unsur seperti kromium dan molibdenum) dan pengerasan pemendakan (melalui fasa gamma-prime atau gamma-double-prime, contohnya, zarah-zarah kaya niobium dalam Inconel 718).
Superalloys nikel adalah kritikal dalam industri yang memerlukan bahan-bahan untuk melaksanakan di bawah keadaan yang melampau tinggi, kakisan, atau tekanan mekanikal. Aplikasi utama termasuk:
Aeroangkasa dan Penerbangan:
Enjin turbin gas: bilah turbin, cakera, ruang pembakaran, dan sistem ekzos (contohnya, Inconel 718 untuk cakera turbin, Waspaloy untuk bilah).
Enjin roket: Komponen yang terdedah kepada pembakaran panas dan kimia yang tinggi (contohnya, Hastelloy untuk tekak muncung).
Penjanaan tenaga:
Turbin gas dan stim dalam loji kuasa: Bahagian seperti rotor turbin dan penukar haba (misalnya, aloi 600 untuk casing turbin stim).
Reaktor nuklear: pelapisan bahan api, penukar haba, dan komponen struktur (contohnya, Inconel 690, tahan terhadap radiasi dan kakisan).
Pemprosesan kimia:
Reaktor, paip, dan injap mengendalikan bahan kimia yang menghakis (contohnya, Hastelloy C-276 untuk asid sulfurik atau persekitaran klorin).
Marin dan luar pesisir:
Peralatan minyak dan gas bawah laut: Injap, pam, dan alat penggerudian yang tahan terhadap kakisan air laut (misalnya, Inconel 625).
Automotif (prestasi tinggi):
Turbocharger dan sistem ekzos dalam perlumbaan atau kenderaan berat (contohnya, Inconel 625 untuk ketahanan di bawah suhu ekzos yang tinggi).
Peranti perubatan:
Implan (contohnya, komponen ortopedik) disebabkan oleh biokompatibiliti dan rintangan kepada cecair badan (beberapa superalloys nikel, walaupun kebimbangan alahan nikel mengehadkan penggunaan dalam beberapa kes).
Kombinasi kekuatan mereka yang unik, rintangan kakisan, dan kestabilan terma menjadikan mereka tidak dapat digantikan dalam aplikasi tinggi ini.
