
Базираните на кобалт суперсплави са клас метални материали с висока производителност, предназначени да поддържат изключителна механична якост, повърхностна стабилност и устойчивост на корозия при изключително високи температури, често надвишаващи тези, при които суперсплавите на базата на никел започват да отслабват. Те са основен материал за критични компоненти в най-взискателните среди, особено в космическата промишленост, промишлени газови турбини и медицински импланти.
Тяхната превъзходна производителност се дължи на подсилена кобалтово-хромова матрица и голям обем твърди, огнеупорни карбидни частици.
Изключителна якост при висока температура: Кобалтовите сплави показват по-високи точки на топене и по-добра твърдост на горещо и устойчивост на пълзене от никеловите сплави при температури над 1000°C (1832°F). Това означава, че те издържат на омекване и деформация при напрежение при температури, близки до точката на топене.
Изключителна устойчивост на износване и надраскване: Тяхната присъща твърдост, често подсилена от мрежа от твърди карбиди, осигурява отлична устойчивост на абразивно износване, адхезивно износване (надраскване) и фретинг. Това ги прави идеални за приложения, насочени към износване.
Отлична устойчивост на гореща корозия и окисление: Високото съдържание на хром (често над 20%) образува защитна, прилепнала нагар от хромен оксид (Cr₂O₃), която е устойчива на разграждане в оксидиращи и сулфидизиращи атмосфери.
Превъзходна устойчивост на термична умора: Те могат да издържат на повтарящи се цикли на нагряване и охлаждане без напукване, критично свойство за компоненти като турбинни лопатки.
Ефективността на кобалтовите суперсплави се дължи на няколко ключови механизма:
Укрепване с твърд разтвор: Елементи като волфрам (W) и молибден (Mo) се разтварят в кобалтовата матрица, възпрепятствайки движението на дислокациите.
Утаяване на карбиди: Образуването на твърди карбиди (напр. Cr₇C3, Cr₂₃C₆, WC, TaC) в цялата микроструктура осигурява огромна устойчивост на пълзене и износване. Размерът, типът и разпределението на тези карбиди са критични за производителността.
Кобалтовата алотропия: Кобалтът претърпява фазова трансформация при нагряване и тази характеристика се използва за подобряване на свойствата чрез термична обработка и термомеханична обработка.
Свръхсплавите на основата на кобалт са незаменими в приложения, където повредата не е опция.
Аерокосмически и турбини за производство на енергия: Използват се за стационарни компоненти като:
Турбинни лопатки и водещи лопатки на дюзи: Там, където се срещат най-високи температури на газа и устойчивостта на пълзене е от първостепенно значение.
Компоненти за индустриално износване: Основата за сплави Stellite™, използвани за:
Седла и облицовка на клапани във вентили за високо налягане и висока температура.
Наварителни телове и пръти за покриване на критични износващи се повърхности на инструменти и машини.
Гилзи, валове и режещи ножове на помпата.
Медицински импланти: Използват се в ортопедични импланти (особено за носещи повърхности метал върху метал) поради тяхната отлична биосъвместимост, устойчивост на износване и устойчивост на корозия в човешкото тяло.
Следната таблица обобщава основните функции за бърз преглед:
| Характеристика | Описание | Предимство |
| Базов елемент | Кобалт (Co), с високо съдържание на хром (Cr). | Осигурява основната матрица за работа при високи температури и устойчивост на корозия. |
| Ключови укрепители | Волфрам (W), молибден (Mo) и въглерод (C) за образуване на карбид. | Придава якост при висока температура, устойчивост на пълзене и устойчивост на износване. |
| Работна температура | Много висока, превъзхождаща над 1000°C (1832°F). | Позволява по-висока ефективност на двигателя и производителност в екстремни среди. |
| Ключови свойства | Твърдост на горещо, устойчивост на пълзене, устойчивост на износване и корозия. | Уникална комбинация за най-тежки условия на обслужване. |
| Общи форми | Лети компоненти, ковани пръти/плочи, прах за HIP, сплави за наваряване. | Разнообразно производство както за сложни части с почти мрежова форма, така и за защитни покрития. |
| Първични индустрии | Аерокосмическа промишленост, производство на енергия, медицина, химия и нефтохимия. | Избраният материал, където екстремните температури и износването се събират. |
В обобщение, Суперсплави на базата на кобалт са нишови, но критични материали, които разширяват границите на високотемпературното инженерство. Въпреки че често са по-скъпи и по-плътни от никеловите суперсплави, несравнимата им производителност в специфични области - особено якост при много висока температура, термична умора и устойчивост на износване - осигурява жизненоважната им роля в напредналата технология.