
Superzliatiny na báze kobaltu sú triedou vysokovýkonných kovových materiálov navrhnutých tak, aby si zachovali výnimočnú mechanickú pevnosť, stabilitu povrchu a odolnosť proti korózii pri extrémne vysokých teplotách, ktoré často prevyšujú teploty, pri ktorých superzliatiny na báze niklu začínajú slabnúť. Sú základným materiálom pre kritické komponenty v najnáročnejších prostrediach, najmä v letectve, priemyselných plynových turbínach a lekárskych implantátoch.
Ich vynikajúci výkon pramení zo spevnenej kobaltovo-chrómovej matrice a veľkého objemu tvrdých, žiaruvzdorných karbidových častíc.
Výnimočná pevnosť pri vysokých teplotách: Zliatiny kobaltu vykazujú vyššie body topenia a lepšiu tvrdosť za tepla a odolnosť proti tečeniu ako zliatiny niklu pri teplotách nad 1000 °C (1832 °F). To znamená, že odolávajú mäknutiu a deformácii pri namáhaní pri teplotách blízkych bodu topenia.
Vynikajúca odolnosť proti opotrebovaniu a opotrebeniu: Ich prirodzená tvrdosť, často posilnená sieťou tvrdých karbidov, poskytuje vynikajúcu odolnosť voči abrazívnemu opotrebeniu, adhéznemu opotrebeniu (zadretiu) a treniu. Vďaka tomu sú ideálne pre aplikácie vystavené opotrebovaniu.
Vynikajúca odolnosť proti horúcej korózii a oxidácii: Vysoký obsah chrómu (často nad 20 %) vytvára ochranný, priľnavý oxid chrómu (Cr₂O₃), ktorý odoláva degradácii v oxidačných a sulfidizačných atmosférach.
Vynikajúca tepelná únavová odolnosť: Vydržia opakované cykly zahrievania a chladenia bez praskania, čo je kritická vlastnosť pre komponenty, ako sú lopatky turbín.
Výkon kobaltových superzliatin je odvodený od niekoľkých kľúčových mechanizmov:
Posilnenie tuhým roztokom: Prvky ako volfrám (W) a molybdén (Mo) sa rozpúšťajú v kobaltovej matrici a bránia pohybu dislokácie.
Zrážanie karbidov: Tvorba tvrdých karbidov (napr. Cr7C3, Cr23C6, WC, TaC) v celej mikroštruktúre poskytuje obrovskú odolnosť voči tečeniu a opotrebovaniu. Veľkosť, typ a distribúcia týchto karbidov sú rozhodujúce pre výkon.
Allotropia kobaltu: Kobalt prechádza fázovou transformáciou pri zahrievaní a táto vlastnosť sa využíva na zlepšenie vlastností prostredníctvom tepelného spracovania a termomechanického spracovania.
Superzliatiny na báze kobaltu sú nevyhnutné v aplikáciách, kde zlyhanie nie je možné.
Letecké turbíny a turbíny na výrobu energie: Používajú sa pre stacionárne komponenty, ako sú:
Lopatky turbíny a vodiace lopatky dýzy: Tam, kde sa vyskytujú najvyššie teploty plynu a kde je prvoradá odolnosť voči tečeniu.
Komponenty priemyselného opotrebenia: Základ pre zliatiny Stellite™, používané na:
Sedlá ventilov a obloženie vo vysokotlakových ventiloch s vysokou teplotou.
Drôty a tyče s tvrdonávarom na pokrytie kritických opotrebiteľných povrchov nástrojov a strojov.
Objímky, hriadele a rezacie nože čerpadla.
Lekárske implantáty: Používajú sa v ortopedických implantátoch (najmä na nosné povrchy kov na kov) vďaka ich vynikajúcej biokompatibilite, odolnosti voči opotrebovaniu a odolnosti voči korózii v ľudskom tele.
Nasledujúca tabuľka sumarizuje kľúčové funkcie pre rýchly prehľad:
| Funkcia | Popis | Výhoda |
| Základný prvok | Kobalt (Co) s vysokým obsahom chrómu (Cr). | Poskytuje základnú matricu pre výkon pri vysokých teplotách a odolnosť proti korózii. |
| Kľúčové posilňovače | Volfrám (W), molybdén (Mo) a uhlík (C) na tvorbu karbidu. | Dodáva pevnosť pri vysokej teplote, odolnosť proti tečeniu a odolnosť proti opotrebovaniu. |
| Prevádzková teplota | Veľmi vysoká, vynikajúca nad 1000 °C (1832 °F). | Umožňuje vyššiu účinnosť motora a výkon v extrémnych prostrediach. |
| Vlastnosti kľúča | Tvrdosť za tepla, odolnosť proti tečeniu, odolnosť proti opotrebovaniu a korózii. | Jedinečná kombinácia pre najnáročnejšie prevádzkové podmienky. |
| Bežné formuláre | Liate komponenty, kovaná tyč/platňa, prášok pre HIP, tvrdonávarové zliatiny. | Všestranná výroba pre komplexné diely v tvare siete a ochranné nátery. |
| Primárne priemyselné odvetvia | Letectvo, energetika, zdravotníctvo, chemický a petrochemický priemysel. | Materiál voľby tam, kde sa stretávajú extrémne teploty a opotrebovanie. |
v súhrne Superzliatiny na báze kobaltu sú špecializované, ale kritické materiály, ktoré posúvajú hranice vysokoteplotného inžinierstva. Hoci sú často drahšie a hustejšie ako niklové superzliatiny, ich bezkonkurenčný výkon v špecifických oblastiach – najmä pevnosť pri veľmi vysokých teplotách, tepelná únava a odolnosť proti opotrebovaniu – zabezpečuje ich životne dôležitú úlohu v pokročilých technológiách.