
A kobalt alapú szuperötvözetek a nagy teljesítményű fémanyagok egy osztálya, amelyek célja, hogy rendkívül magas hőmérsékleten is fenntartsák a kivételes mechanikai szilárdságot, felületi stabilitást és korrózióállóságot, gyakran meghaladva azokat, ahol a nikkel alapú szuperötvözetek gyengülni kezdenek. Alapanyagot jelentenek a kritikus alkatrészekhez a legigényesebb környezetben is, különösen az űrhajózásban, az ipari gázturbinákban és az orvosi implantátumokban.
Kiváló teljesítményük a megerősített kobalt-króm mátrixnak és a nagy mennyiségű kemény, tűzálló karbid részecskének köszönhető.
Kivételes magas hőmérsékleti szilárdság: A kobaltötvözetek magasabb olvadásponttal, jobb melegkeménységgel és kúszásállósággal rendelkeznek, mint a nikkelötvözetek 1000 °C (1832 °F) feletti hőmérsékleten. Ez azt jelenti, hogy ellenállnak a lágyulásnak és deformációnak feszültség hatására olvadásponthoz közeli hőmérsékleten.
Kiemelkedő kopás- és kopásállóság: Eredményes keménységük, amelyet gyakran kemény karbidok hálózata fokoz, kiváló ellenállást biztosít a kopás, a tapadó kopás (kopás) és a kopás ellen. Ez ideálissá teszi őket kopásálló alkalmazásokhoz.
Kiváló forró korrózióval és oxidációval szembeni ellenállás: A magas krómtartalom (gyakran több mint 20%) védő, tapadó króm-oxid (Cr₂O₃) réteget képez, amely ellenáll az oxidáló és szulfidáló atmoszférában történő lebomlásnak.
Kiváló hőfáradásállóság: repedés nélkül ellenállnak az ismételt fűtési és hűtési ciklusoknak, ami kritikus tulajdonság az olyan alkatrészeknél, mint a turbinalapátok.
A kobalt szuperötvözetek teljesítménye több kulcsmechanizmusból származik:
Szilárd oldat erősítése: Az olyan elemek, mint a wolfram (W) és a molibdén (Mo), feloldódnak a kobaltmátrixban, akadályozva a diszlokáció mozgását.
Keményfém csapadék: A kemény karbidok (pl. Cr₇C₃, Cr23C₆, WC, TaC) képződése az egész mikrostruktúrában óriási ellenállást biztosít a kúszással és kopással szemben. Ezeknek a karbidoknak a mérete, típusa és eloszlása kritikus a teljesítmény szempontjából.
A kobalt allotrópia: A kobalt melegítés hatására fázisátalakul, és ezt a tulajdonságot használják ki a tulajdonságok javítására hőkezeléssel és termomechanikus feldolgozással.
A kobalt alapú szuperötvözetek nélkülözhetetlenek olyan alkalmazásokban, ahol a meghibásodás nem lehetséges.
Repülési és áramtermelő turbinák: Helyhez kötött alkatrészekhez használják, mint például:
Turbinalapátok és fúvókavezető lapátok: Ahol a legmagasabb a gázhőmérséklet, és a kúszásállóság a legfontosabb.
Ipari kopóalkatrészek: A Stellite™ ötvözetek alapja:
Szelepülések és burkolatok nagynyomású, magas hőmérsékletű szelepekben.
Kemény felületű huzalok és rudak a szerszámok és gépek kritikus kopófelületeinek bevonására.
Szivattyúhüvelyek, tengelyek és vágókések.
Orvosi implantátumok: Kitűnő biokompatibilitásuk, kopásállóságuk és az emberi szervezetben való korrózióállóságuk miatt ortopéd implantátumokban használják (különösen fém-fém hordozófelületekhez).
Az alábbi táblázat összefoglalja a legfontosabb jellemzőket a gyors áttekintés érdekében:
| Funkció | Leírás | Előny |
| Alapelem | Kobalt (Co), magas króm (Cr) tartalommal. | Alapvető mátrixot biztosít a magas hőmérsékleti teljesítményhez és a korrózióállósághoz. |
| Kulcs erősítők | Volfrám (W), molibdén (Mo) és szén (C) a karbidképzéshez. | Magas hőmérsékletű szilárdságot, kúszásállóságot és kopásállóságot biztosít. |
| Üzemi hőmérséklet | Nagyon magas, kiváló 1000°C (1832°F) felett. | Nagyobb motorhatékonyságot és teljesítményt tesz lehetővé extrém körülmények között. |
| Kulcstulajdonságok | Forró keménység, kúszásállóság, kopás- és korrózióállóság. | Egyedülálló kombináció a legsúlyosabb üzemi körülményekhez. |
| Közös formák | Öntött alkatrészek, kovácsolt rúd/lemez, por HIP-hez, keményítő ötvözetek. | Sokoldalú gyártás összetett, hálóhoz közeli alkatrészekhez és védőbevonatokhoz egyaránt. |
| Elsődleges iparágak | Repülési, energiatermelési, orvosi, vegyi és petrolkémiai. | A választott anyag, ahol a szélsőséges hőmérséklet és a kopás összeér. |
Összefoglalva, Kobalt alapú szuperötvözetek résben álló, de kritikus anyagok, amelyek kitágítják a magas hőmérsékletű tervezés határait. Bár gyakran drágábbak és sűrűbbek, mint a nikkel szuperötvözetek, páratlan teljesítményük bizonyos területeken – különösen a nagyon magas hőmérsékleti szilárdság, a termikus kifáradás és a kopásállóság – biztosítja létfontosságú szerepüket a fejlett technológiában.