
סגסוגות-על מחושלות על בסיס ניקל הן סוג של חומרים בעלי ביצועים גבוהים המיועדים לחוזק מכני יוצא דופן, עמידות לזחילה ויציבות מבנית בטמפרטורות גבוהות, בדרך כלל מעל 540 מעלות צלזיוס (1000 מעלות צלזיוס). המונח "מחושל" מסמל כי סגסוגות אלו מעוצבות לצורתן הסופית באמצעות תהליכים תרמו-מכאניים כגון פרזול, גלגול או שחול, אשר מביאים למבנה גרגר עדין וכיווני המספק תכונות מתיחה ועייפות מעולות בהשוואה לעמיתיהם היצוקים.
הם עמוד השדרה של רכיבים מסתובבים בטמפרטורה גבוהה בתעופה וחלל וייצור חשמל, שבהם כישלון אינו אופציה.
חוזק יוצא דופן בטמפרטורה גבוהה: הם שומרים על חלק גבוה מהחוזק שלהם בטמפרטורת החדר בטמפרטורות הקרובות לנקודת ההיתוך שלהם, בעיקר בשל שלב המשקעים של גמא-פריים (γ') יציב וקוהרנטי [Ni₃(Al, Ti)].
עמידות יוצאת דופן בזחילה: הם עמידים בפני דפורמציה במתח מכני קבוע בטמפרטורות גבוהות, תכונה קריטית עבור להבי טורבינה ודיסקים שחייבים לשמור על מרווחים מדויקים לאורך תקופות ארוכות.
עמידות עייפות מעולה: המיקרו-מבנה החרוש, עם הגרגירים המעודנים שלו ולעתים קרובות מיושרים לכיוון, מספק עמידות מצוינת בפני התחלת סדקים והתפשטות תחת עומס מחזורי.
עמידות מצוינת בפני חמצון וקורוזיה: תכולת כרום גבוהה (בדרך כלל 10-20%) מאפשרת היווצרות של אבנית כרומיה (Cr₂O₃) מגינה ונצמדת, העומדת בפני השפלה בסביבות חמות ומחמצנות.
יציבות מיקרוסטרוקטורלית: הם מתוכננים להתנגד להתגבשות של משקעים מחזקים ולהיווצרות שלבים טופולוגיים צפופים (TCP) מזיקים במהלך חשיפה ארוכת טווח ללחץ וטמפרטורה גבוהים.
סגסוגות-על מחושלות על בסיס ניקל הן הכרחיות ביישומים הסיבוביים התובעניים ביותר:
מנועי סילון תעופה וחלל:
טורבינות דיסקים: היישום הקריטי ביותר. דיסקים פועלים במהירויות סיבוב ובמתחים גבוהים, הדורשים איזון עילאי של חוזק מתיחה, חיי עייפות וקשיחות שבר. סגסוגות כמו Inconel 718 ו- Waspaloy הן תקני תעשייה.
פירים, מרווחים ורכיבי מדחס.
טורבינות גז יבשתיות: לייצור חשמל, המשמשות בדסקיות ולהבים של טורבינות.
מנועי רקטה: עבור רכיבי משאבת טורבו הדורשים יחסי חוזק-משקל גבוהים בסביבות קיצוניות.
כורים גרעיניים ומחברים בטמפרטורה גבוהה.
הטבלה הבאה מסכמת את התכונות העיקריות לסקירה מהירה:
| תכונה | תיאור | יתרון |
| מסלול ייצור | עיבוד תרמי מכני (פרזול, גלגול). | מייצר מבנה גרגר מעודן ואחיד לחוזק מתיחה ועייפות מעולה בטמפרטורה נמוכה. |
| שלב חיזוק מפתח | גמא-פריים (γ') [Ni₃(Al, Ti)] משקעים. | מספק את המנגנון העיקרי לחוזק בטמפרטורה גבוהה ועמידות בזחילה. |
| מאפיינים קריטיים | חוזק מתיחה ועייפות, עמידות לזחילה, קשיחות שברים. | אידיאלי עבור רכיבים בעלי מתח גבוה וסיבוב גבוה כמו דיסקים של טורבינה. |
| צורות אופייניות | טילים, מוטות, מוטות, סדינים וטבעות. | המלאי ההתחלתי לעיבוד חלקים מסתובבים קריטיים. |
| סגסוגות איקוניות | Inconel 718, Waspaloy, Alloy 720, René 41, Udimet 720. | מייצגים את האבולוציה של עיצוב סגסוגת לביצועים תובעניים יותר ויותר. |
| תעשיות ראשוניות | תעופה וחלל (מנועי סילון), ייצור חשמל, טילים. | אפשר לחצים וטמפרטורות גבוהים יותר של המנוע, מה שמוביל ליעילות ודחף גבוהים יותר. |
לסיכום, סגסוגות-על מחושלות על בסיס ניקל מייצגים את פסגת מדע החומרים המתכתיים עבור רכיבים מסתובבים בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה. הכימיה המורכבת שלהם ומבנה המיקרו היצוק המבוקרת בקפידה הופכים אותם לחיוניים לדחיפת גבולות הביצועים והיעילות במערכות תעופה וכוח מודרניות.