
ซูเปอร์อัลลอยที่มีโคบอลต์เป็นวัสดุโลหะประสิทธิภาพสูงประเภทหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อรักษาความแข็งแรงเชิงกลที่ยอดเยี่ยม ความเสถียรของพื้นผิว และความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงมาก ซึ่งมักจะเกินกว่าที่ซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีนิกเกิลเริ่มอ่อนตัวลง เป็นวัสดุหลักที่สำคัญสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการบินและอวกาศ กังหันก๊าซอุตสาหกรรม และการปลูกถ่ายทางการแพทย์
ประสิทธิภาพที่เหนือกว่านั้นมาจากเมทริกซ์โคบอลต์-โครเมียมที่แข็งแกร่งขึ้นและอนุภาคคาร์ไบด์แข็งที่ทนไฟในปริมาณสูง
ความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ: โลหะผสมโคบอลต์มีจุดหลอมเหลวสูงกว่าและมีความแข็งร้อนและต้านทานการคืบได้ดีกว่าโลหะผสมนิกเกิลที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000°C (1832°F) ซึ่งหมายความว่าพวกมันต้านทานการอ่อนตัวและการเสียรูปภายใต้ความเครียดที่อุณหภูมิใกล้จุดหลอมเหลว
ความต้านทานการสึกหรอและการกะเทาะที่โดดเด่น: ความแข็งโดยธรรมชาติ ซึ่งมักจะได้รับการปรับปรุงโดยโครงข่ายของฮาร์ดคาร์ไบด์ ให้ความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อการสึกหรอจากการเสียดสี การสึกหรอแบบยึดเกาะ (การครูด) และการเกิดเฟรต ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องเผชิญการสึกหรอ
ความต้านทานการกัดกร่อนและการออกซิเดชั่นจากความร้อนที่ดีเยี่ยม: ปริมาณโครเมียมสูง (มักจะมากกว่า 20%) ก่อให้เกิดสเกลโครเมียมออกไซด์ที่เกาะติด (Cr₂O₃) ที่ป้องกัน ซึ่งต้านทานการย่อยสลายในบรรยากาศออกซิไดซ์และซัลไฟด์
ความต้านทานความล้าจากความร้อนที่เหนือกว่า: สามารถทนทานต่อรอบการทำความร้อนและความเย็นซ้ำๆ ได้โดยไม่แตกร้าว ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับส่วนประกอบต่างๆ เช่น ใบพัดกังหัน
ประสิทธิภาพของโคบอลต์ซูเปอร์อัลลอยนั้นมาจากกลไกสำคัญหลายประการ:
การเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายโซลิด: องค์ประกอบ เช่น ทังสเตน (W) และโมลิบดีนัม (Mo) ละลายในเมทริกซ์โคบอลต์ ซึ่งขัดขวางการเคลื่อนที่ของความคลาดเคลื่อน
การตกตะกอนของคาร์ไบด์: การก่อตัวของฮาร์ดคาร์ไบด์ (เช่น Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, WC, TaC) ทั่วทั้งโครงสร้างจุลภาคทำให้มีความต้านทานต่อการคืบคลานและการสึกหรอได้อย่างมาก ขนาด ประเภท และการกระจายตัวของคาร์ไบด์เหล่านี้มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพการทำงาน
Allotropy ของโคบอลต์: โคบอลต์ผ่านการเปลี่ยนแปลงเฟสเมื่อได้รับความร้อน และคุณลักษณะนี้ถูกนำไปใช้เพื่อเพิ่มคุณสมบัติผ่านการบำบัดความร้อนและการประมวลผลทางความร้อนเชิงกล
ซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีโคบอลต์เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในการใช้งานที่ความล้มเหลวไม่ใช่ทางเลือก
กังหันผลิตไฟฟ้าและอวกาศ: ใช้สำหรับส่วนประกอบที่อยู่กับที่ เช่น:
ใบพัดกังหันและใบพัดนำหัวฉีด: บริเวณที่มีอุณหภูมิของก๊าซสูงที่สุดและความต้านทานการคืบเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง
ส่วนประกอบสึกหรอทางอุตสาหกรรม: พื้นฐานสำหรับโลหะผสม Stellite™ ใช้สำหรับ:
บ่าวาล์วและแผ่นปิดในวาล์วแรงดันสูงและอุณหภูมิสูง
ลวดและแท่งเคลือบแข็งเพื่อเคลือบพื้นผิวที่มีการสึกหรอที่สำคัญบนเครื่องมือและเครื่องจักร
ปลอกปั๊ม เพลา และมีดตัด
การปลูกถ่ายทางการแพทย์: ใช้ในการปลูกถ่ายกระดูก (โดยเฉพาะสำหรับพื้นผิวที่มีแบริ่งโลหะกับโลหะ) เนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยม ทนต่อการสึกหรอ และทนต่อการกัดกร่อนในร่างกายมนุษย์
ตารางต่อไปนี้สรุปคุณสมบัติหลักเพื่อให้เห็นภาพรวมโดยย่อ:
| คุณสมบัติ | คำอธิบาย | ข้อได้เปรียบ |
| องค์ประกอบฐาน | โคบอลต์ (Co) ที่มีปริมาณโครเมียม (Cr) สูง | ให้เมทริกซ์พื้นฐานสำหรับประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานการกัดกร่อน |
| ตัวเสริมความแข็งแกร่งที่สำคัญ | ทังสเตน (W) โมลิบดีนัม (Mo) และคาร์บอน (C) สำหรับการก่อตัวของคาร์ไบด์ | ให้ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง ต้านทานการคืบคลาน และต้านทานการสึกหรอ |
| อุณหภูมิในการทำงาน | สูงมาก เหนือกว่า 1,000°C (1832°F) | ช่วยให้เครื่องยนต์มีประสิทธิภาพและสมรรถนะสูงขึ้นในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง |
| คุณสมบัติที่สำคัญ | ความแข็งที่ร้อน ความต้านทานการคืบ ความต้านทานการสึกหรอและการกัดกร่อน | การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์สำหรับสภาวะการบริการที่รุนแรงที่สุด |
| แบบฟอร์มทั่วไป | ส่วนประกอบหล่อ แท่ง/เพลทดัด ผงสำหรับ HIP อัลลอยด์เคลือบแข็ง | การผลิตที่หลากหลายสำหรับทั้งชิ้นส่วนที่ซับซ้อนใกล้รูปร่างสุทธิและการเคลือบป้องกัน |
| อุตสาหกรรมปฐมภูมิ | การบินและอวกาศ การผลิตไฟฟ้า การแพทย์ เคมี และปิโตรเคมี | วัสดุที่เลือกเมื่อมีอุณหภูมิสูงและการสึกหรอมาบรรจบกัน |
โดยสรุป ซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีโคบอลต์ เป็นวัสดุเฉพาะกลุ่มแต่มีความสำคัญอย่างยิ่งที่ก้าวข้ามขีดจำกัดของวิศวกรรมที่อุณหภูมิสูง แม้ว่ามักจะมีราคาแพงและหนาแน่นกว่าซูเปอร์อัลลอยนิกเกิล แต่ประสิทธิภาพที่ไม่มีใครเทียบได้ในพื้นที่เฉพาะ โดยเฉพาะความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูงมาก ความล้าจากความร้อน และความต้านทานการสึกหรอ ช่วยให้มีบทบาทสำคัญในเทคโนโลยีขั้นสูง