
Superaliajele pe bază de cobalt sunt o clasă de materiale metalice de înaltă performanță concepute pentru a menține rezistența mecanică excepțională, stabilitatea suprafeței și rezistența la coroziune la temperaturi extrem de ridicate, depășind adesea cele în care superaliajele pe bază de nichel încep să slăbească. Sunt un material de bază pentru componentele critice în cele mai solicitante medii, în special în industria aerospațială, turbinele industriale cu gaz și implanturile medicale.
Performanța lor superioară provine dintr-o matrice de cobalt-crom întărită și un volum mare de particule dure, refractare de carbură.
Rezistență excepțională la temperatură ridicată: aliajele de cobalt prezintă puncte de topire mai mari și o duritate la cald și o rezistență la fluaj mai bună decât aliajele de nichel la temperaturi de peste 1000°C (1832°F). Aceasta înseamnă că rezistă la înmuiere și deformare sub stres la temperaturi apropiate de punctul de topire.
Rezistență remarcabilă la uzură și uzură: duritatea lor inerentă, adesea îmbunătățită de o rețea de carburi dure, oferă o rezistență excelentă la uzura abrazivă, uzura adezivă (uzură) și uzură. Acest lucru le face ideale pentru aplicații de uzură.
Rezistență excelentă la coroziune și oxidare la cald: conținutul ridicat de crom (adesea peste 20%) formează o oxid de crom (Cr₂O₃) protectoare, aderentă, care rezistă la degradare în atmosfere oxidante și sulfurante.
Rezistență superioară la oboseală termică: pot rezista la cicluri repetate de încălzire și răcire fără crăpare, o proprietate critică pentru componente precum paletele turbinei.
Performanța superaliajelor de cobalt este derivată din mai multe mecanisme cheie:
Consolidarea soluției solide: elemente precum wolfram (W) și molibdenul (Mo) se dizolvă în matricea de cobalt, împiedicând mișcarea de dislocare.
Precipitarea carburilor: Formarea de carburi dure (de exemplu, Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, WC, TaC) în întreaga microstructură oferă o rezistență imensă la fluaj și uzură. Mărimea, tipul și distribuția acestor carburi sunt esențiale pentru performanță.
Alotropia cobaltului: Cobaltul suferă o transformare de fază la încălzire, iar această caracteristică este exploatată pentru a îmbunătăți proprietățile prin tratament termic și prelucrare termo-mecanică.
Superaliajele pe bază de cobalt sunt indispensabile în aplicațiile în care defecțiunea nu este o opțiune.
Turbine aerospațiale și de generare a energiei: utilizate pentru componente staționare precum:
Palete de turbină și palete de ghidare a duzei: Acolo unde sunt întâlnite cele mai ridicate temperaturi ale gazului și rezistența la fluaj este primordială.
Componente de uzură industrială: baza pentru aliajele Stellite™, utilizate pentru:
Scaune de supapă și garnitură în supape de înaltă presiune și temperatură înaltă.
Sârme și tije de acoperire dur pentru a acoperi suprafețele critice de uzură de pe unelte și mașini.
Manșoane pentru pompe, arbori și cuțite de tăiere.
Implanturi medicale: utilizate în implanturi ortopedice (în special pentru suprafețele portante metal pe metal) datorită biocompatibilității excelente, rezistenței la uzură și rezistenței la coroziune în corpul uman.
Următorul tabel rezumă caracteristicile cheie pentru o privire de ansamblu rapidă:
| Caracteristică | Descriere | Avantaj |
| Element de bază | Cobalt (Co), cu un conținut ridicat de Crom (Cr). | Oferă matricea fundamentală pentru performanța la temperaturi înalte și rezistența la coroziune. |
| Întăritori cheie | Tungsten (W), molibden (Mo) și carbon (C) pentru formarea carburilor. | Oferă rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la fluaj și rezistență la uzură. |
| Temperatura de operare | Foarte ridicat, excelând peste 1000°C (1832°F). | Permite eficiențe și performanțe mai mari ale motorului în medii extreme. |
| Proprietăți cheie | Duritate la cald, rezistență la fluaj, rezistență la uzură și coroziune. | O combinație unică pentru cele mai severe condiții de service. |
| Forme comune | Componente turnate, bară/placă forjată, pulbere pentru HIP, aliaje de întărire. | Fabricare versatilă atât pentru piese complexe de formă aproape de rețea, cât și pentru acoperiri de protecție. |
| Industrii primare | Aerospațial, generare de energie, medical, chimic și petrochimic. | Materialul ales unde temperatura extremă și uzura converg. |
Pe scurt, Superaliaje pe bază de cobalt sunt materiale de nișă, dar critice, care împing limitele ingineriei de înaltă temperatură. Deși adesea sunt mai scumpe și mai dense decât superaliajele de nichel, performanța lor de neegalat în anumite domenii - în special rezistența la temperaturi foarte ridicate, oboseala termică și rezistența la uzură - le asigură rolul vital în tehnologia avansată.