
Kobalt bazlı süper alaşımlar, genellikle nikel bazlı süper alaşımların zayıflamaya başladığı sıcaklıkları aşan aşırı yüksek sıcaklıklarda olağanüstü mekanik mukavemeti, yüzey stabilitesini ve korozyon direncini korumak için tasarlanmış yüksek performanslı metalik malzeme sınıfıdır. Özellikle havacılık, endüstriyel gaz türbinleri ve tıbbi implantlar gibi en zorlu ortamlardaki kritik bileşenler için temel taşı malzemesidirler.
Üstün performansları, güçlendirilmiş kobalt-krom matrisinden ve yüksek hacimli sert, refrakter karbür parçacıklarından kaynaklanmaktadır.
Olağanüstü Yüksek Sıcaklık Dayanımı: Kobalt alaşımları, 1000°C'nin (1832°F) üzerindeki sıcaklıklarda nikel alaşımlarına göre daha yüksek erime noktaları ve daha iyi sıcak sertlik ve sürünme direnci sergiler. Bu, erime noktasına yakın sıcaklıklarda stres altında yumuşamaya ve deformasyona karşı direnç gösterdikleri anlamına gelir.
Üstün Aşınma ve Sürtünme Direnci: Genellikle sert karbür ağıyla güçlendirilen doğal sertlikleri, aşındırıcı aşınmaya, adhesif aşınmaya (sararmaya) ve aşındırmaya karşı mükemmel direnç sağlar. Bu onları aşınmaya yönelik uygulamalar için ideal kılar.
Mükemmel Sıcak Korozyon ve Oksidasyon Direnci: Yüksek krom içeriği (genellikle %20'nin üzerinde), oksitleyici ve sülfitleyici atmosferlerde bozulmaya direnen koruyucu, yapışkan bir krom oksit (Cr₂O₃) tabakası oluşturur.
Üstün Termal Yorulma Direnci: Türbin kanatları gibi bileşenler için kritik bir özellik olan, çatlamadan tekrarlanan ısıtma ve soğutma döngülerine dayanabilirler.
Kobalt süper alaşımlarının performansı birkaç temel mekanizmadan türetilir:
Katı Çözelti Güçlendirmesi: Tungsten (W) ve molibden (Mo) gibi elementler kobalt matrisinde çözünerek dislokasyon hareketini engeller.
Karbür Çökelmesi: Mikro yapı boyunca sert karbürlerin (örn., Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, WC, TaC) oluşumu, sürünme ve aşınmaya karşı muazzam direnç sağlar. Bu karbürlerin boyutu, türü ve dağılımı performans açısından kritik öneme sahiptir.
Kobalt Allotropisi: Kobalt, ısıtıldığında bir faz dönüşümüne uğrar ve bu özellik, ısıl işlem ve termo-mekanik işlem yoluyla özellikleri geliştirmek için kullanılır.
Kobalt bazlı süper alaşımlar, arızanın bir seçenek olmadığı uygulamalarda vazgeçilmezdir.
Havacılık ve Enerji Üretim Türbinleri: Aşağıdaki gibi sabit bileşenler için kullanılır:
Türbin Kanatları ve Nozul Kılavuz Kanatları: En yüksek gaz sıcaklıklarıyla karşılaşıldığı ve sürünme direncinin çok önemli olduğu yerler.
Endüstriyel Aşınma Bileşenleri: Stellite™ alaşımlarının temeli, aşağıdakiler için kullanılır:
Yüksek basınçlı, yüksek sıcaklık valflerinde Valf Yuvaları ve Trimi.
Alet ve makinelerdeki kritik aşınma yüzeylerini kaplamak için Sert Kaplama Telleri ve Çubukları.
Pompa Manşonları, Milleri ve Kesme Bıçakları.
Tıbbi İmplantlar: İnsan vücudundaki mükemmel biyouyumluluğu, aşınma direnci ve korozyon direnci nedeniyle ortopedik implantlarda (özellikle metal-metal taşıyan yüzeylerde) kullanılır.
Aşağıdaki tablo hızlı bir genel bakış için temel özellikleri özetlemektedir:
| Özellik | Açıklama | Avantaj |
| Temel Eleman | Yüksek Krom (Cr) içeriğine sahip Kobalt (Co). | Yüksek sıcaklık performansı ve korozyon direnci için temel matrisi sağlar. |
| Temel Güçlendiriciler | Karbür oluşumu için Tungsten (W), Molibden (Mo) ve Karbon (C). | Yüksek sıcaklık dayanımı, sürünme direnci ve aşınma direnci sağlar. |
| Çalışma Sıcaklığı | Çok yüksek, 1000°C'nin (1832°F) üzerinde mükemmeldir. | Zorlu ortamlarda daha yüksek motor verimliliği ve performansı sağlar. |
| Anahtar Özellikler | Sıcak Sertlik, Sürünme Direnci, Aşınma ve Korozyon Direnci. | En zorlu servis koşulları için benzersiz bir kombinasyon. |
| Ortak Formlar | Döküm bileşenler, dövme çubuk/levha, HIP tozu, sert kaplama alaşımları. | Hem karmaşık, net şekle yakın parçalar hem de koruyucu kaplamalar için çok yönlü üretim. |
| Birincil Endüstriler | Havacılık, Enerji Üretimi, Medikal, Kimya ve Petrokimya. | Aşırı sıcaklık ve aşınmanın birleştiği durumlarda tercih edilen malzeme. |
Özetle, Kobalt Esaslı Süper Alaşımlar yüksek sıcaklık mühendisliğinin sınırlarını zorlayan niş ancak kritik malzemelerdir. Nikel süper alaşımlarından genellikle daha pahalı ve daha yoğun olmasına rağmen, belirli alanlardaki benzersiz performansları (özellikle çok yüksek sıcaklık dayanımı, termal yorulma ve aşınma direnci), ileri teknolojideki hayati rollerini güvence altına alır.