
Els superaliatges a base de cobalt són una classe de materials metàl·lics d'alt rendiment dissenyats per mantenir una resistència mecànica, estabilitat superficial i resistència a la corrosió excepcionals a temperatures extremadament altes, sovint superant aquelles on els superaliatges a base de níquel comencen a debilitar-se. Són un material fonamental per a components crítics en els entorns més exigents, especialment en aeroespacial, turbines de gas industrials i implants mèdics.
El seu rendiment superior prové d'una matriu de cobalt-crom reforçada i un gran volum de partícules dures de carbur refractari.
Resistència excepcional a alta temperatura: els aliatges de cobalt presenten punts de fusió més alts i una millor duresa calenta i resistència a la fluència que els aliatges de níquel a temperatures superiors a 1000 °C (1832 °F). Això significa que resisteixen el suavització i la deformació sota tensió a temperatures properes al punt de fusió.
Resistència excepcional al desgast i al desgast: la seva duresa inherent, sovint millorada per una xarxa de carburs durs, proporciona una excel·lent resistència al desgast abrasiu, al desgast de l'adhesiu i al fretting. Això els fa ideals per a aplicacions de desgast.
Excel·lent resistència a la corrosió i oxidació en calent: l'alt contingut de crom (sovint més del 20%) forma una escala protectora i adherent d'òxid de crom (Cr₂O₃) que resisteix la degradació en atmosferes oxidants i sulfurants.
Resistència a la fatiga tèrmica superior: poden suportar cicles repetits d'escalfament i refrigeració sense esquerdes, una propietat crítica per a components com les pales de la turbina.
El rendiment dels superaliatges de cobalt es deriva de diversos mecanismes clau:
Enfortiment de la solució sòlida: elements com el tungstè (W) i el molibdè (Mo) es dissolen a la matriu de cobalt, impedint el moviment de dislocació.
Precipitació de carburs: la formació de carburs durs (per exemple, Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, WC, TaC) a tota la microestructura proporciona una immensa resistència a la fluïdesa i al desgast. La mida, el tipus i la distribució d'aquests carburs són fonamentals per al rendiment.
L'al·lotropia del cobalt: el cobalt experimenta una transformació de fase en escalfar-se, i aquesta característica s'aprofita per millorar les propietats mitjançant tractament tèrmic i processament termomecànic.
Els superaliatges a base de cobalt són indispensables en aplicacions on la fallada no és una opció.
Turbines aeroespacials i de generació d'energia: s'utilitzen per a components estacionaris com:
Paletes de turbina i paletes de guia de broquets: on es troben les temperatures de gas més altes i la resistència a la fluència és primordial.
Components de desgast industrial: la base dels aliatges Stellite™, utilitzats per:
Seients i guarnicions de vàlvules en vàlvules d'alta pressió i alta temperatura.
Filferros i varetes de revestiment dur per recobrir superfícies de desgast crític d'eines i maquinària.
Mànigues de bomba, eixos i ganivets de tall.
Implants mèdics: s'utilitzen en implants ortopèdics (especialment per a superfícies de suport metall sobre metall) a causa de la seva excel·lent biocompatibilitat, resistència al desgast i resistència a la corrosió en el cos humà.
La taula següent resumeix les característiques principals per a una visió general ràpida:
| Característica | Descripció | Avantatge |
| Element base | Cobalt (Co), amb un alt contingut de Crom (Cr). | Proporciona la matriu fonamental per a un rendiment a alta temperatura i resistència a la corrosió. |
| Reforçadors clau | Tungstè (W), molibdè (Mo) i carboni (C) per a la formació de carburs. | Imparteix resistència a alta temperatura, resistència a la fluència i resistència al desgast. |
| Temperatura de funcionament | Molt alta, sobresortint per sobre dels 1000 °C (1832 °F). | Permet una major eficiència i rendiment del motor en entorns extrems. |
| Propietats clau | Duresa calenta, resistència a la fluència, resistència al desgast i a la corrosió. | Una combinació única per a les condicions de servei més severes. |
| Formes comuns | Components de fosa, barra/placa forjada, pols per a HIP, aliatges de revestiment dur. | Fabricació versàtil tant per a peces complexes de forma gairebé neta com per a recobriments protectors. |
| Indústries primàries | Aeroespacial, generació d'energia, medicina, química i petroquímica. | El material escollit on convergeixen temperatures extremes i desgast. |
En resum, Superaliatges a base de cobalt són materials nínxols però crítics que superen els límits de l'enginyeria d'alta temperatura. Tot i que sovint són més cars i més densos que els superaliatges de níquel, el seu rendiment inigualable en àrees específiques, especialment la resistència a temperatures molt elevades, la fatiga tèrmica i la resistència al desgast, garanteix el seu paper vital en la tecnologia avançada.