
Tepané superzliatiny na báze niklu sú triedou vysokovýkonných materiálov navrhnutých pre výnimočnú mechanickú pevnosť, odolnosť proti tečeniu a štrukturálnu stabilitu pri zvýšených teplotách, typicky nad 540 °C (1000 °F). Pojem „tepané“ znamená, že tieto zliatiny sú tvarované do svojej konečnej podoby pomocou termomechanických procesov, ako je kovanie, valcovanie alebo vytláčanie, čo vedie k jemnej štruktúre smerového zrna, ktorá poskytuje vynikajúce ťahové a únavové vlastnosti v porovnaní s ich odlievanými náprotivkami.
Sú chrbtovou kosťou vysokoteplotných rotujúcich komponentov v leteckom a kozmickom priemysle a pri výrobe energie, kde zlyhanie nie je možné.
Výnimočná pevnosť pri vysokej teplote: Zachovávajú si veľkú časť svojej pevnosti pri izbovej teplote pri teplotách blízkych ich bodu topenia, predovšetkým vďaka stabilnej, koherentnej gama-primárnej (γ') fáze zrazeniny [Ni3(Al, Ti)].
Vynikajúca odolnosť proti tečeniu: Odolávajú deformácii pri konštantnom mechanickom namáhaní pri vysokých teplotách, čo je kritická vlastnosť pre lopatky turbíny a kotúče, ktoré si musia udržiavať presné vôle po dlhú dobu.
Vynikajúca odolnosť proti únave: Tvárená mikroštruktúra so svojimi rafinovanými a často smerovo zarovnanými zrnami poskytuje vynikajúcu odolnosť voči iniciácii a šíreniu trhlín pri cyklickom zaťažení.
Vynikajúca odolnosť voči oxidácii a korózii: Vysoký obsah chrómu (zvyčajne 10-20%) umožňuje vytvorenie ochranného, priľnavého povlaku chrómu (Cr₂O₃), ktorý odoláva degradácii v horúcom oxidačnom prostredí.
Mikroštrukturálna stabilita: Sú navrhnuté tak, aby odolávali zhrubnutiu spevňujúcich precipitátov a tvorbe škodlivých topologicky uzavretých (TCP) fáz počas dlhodobého vystavenia vysokému namáhaniu a teplote.
Tepané superzliatiny na báze niklu sú nevyhnutné v najnáročnejších rotačných aplikáciách:
Letecké prúdové motory:
Turbínové kotúče: Najkritickejšia aplikácia. Kotúče pracujú pri vysokých rýchlostiach otáčania a namáhaní, čo si vyžaduje najvyššiu rovnováhu medzi pevnosťou v ťahu, únavovou životnosťou a lomovou húževnatosťou. Zliatiny ako Inconel 718 a Waspaloy sú priemyselnými štandardmi.
Hriadele, rozpery a komponenty kompresora.
Pozemné plynové turbíny: Na výrobu energie, používané v kotúčoch a lopatkách turbín.
Raketové motory: Pre komponenty turbočerpadiel, ktoré vyžadujú vysoký pomer pevnosti a hmotnosti v extrémnych prostrediach.
Jadrové reaktory a vysokoteplotné spojovacie prvky.
Nasledujúca tabuľka sumarizuje kľúčové funkcie pre rýchly prehľad:
| Funkcia | Popis | Výhoda |
| Výrobná cesta | Termomechanické spracovanie (kovanie, valcovanie). | Vytvára rafinovanú, rovnomernú štruktúru zŕn pre vynikajúcu pevnosť v ťahu a únave pri nízkych teplotách. |
| Kľúčová fáza posilňovania | Gama-Prime (γ') [Ni3(Al, Ti)] vyzráža. | Poskytuje primárny mechanizmus pre pevnosť pri vysokej teplote a odolnosť proti tečeniu. |
| Kritické vlastnosti | Pevnosť v ťahu a únave, odolnosť proti tečeniu, odolnosť proti lomu. | Ideálne pre vysoko namáhané komponenty s vysokou rotáciou, ako sú kotúče turbín. |
| Typické formy | Predvalky, tyče, prúty, plechy a krúžky. | Východiskový materiál pre obrábanie kritických rotačných dielov. |
| Ikonické zliatiny | Inconel 718, Waspaloy, Alloy 720, René 41, Udimet 720. | Predstavuje vývoj zliatinového dizajnu pre stále náročnejší výkon. |
| Primárne priemyselné odvetvia | Letectvo (prúdové motory), výroba energie, raketová technika. | Umožňujú vyššie tlaky a teploty motora, čo vedie k vyššej účinnosti a ťahu. |
v súhrne Spracované superzliatiny na báze niklu predstavujú vrchol vedy o kovových materiáloch pre vysoko namáhané a vysokoteplotné rotujúce komponenty. Vďaka ich komplexnej chémii a starostlivo kontrolovanej tvárnej mikroštruktúre sú nevyhnutné na posúvanie hraníc výkonu a účinnosti v modernom letectve a energetických systémoch.