
Siêu hợp kim gốc coban là một loại vật liệu kim loại hiệu suất cao được thiết kế để duy trì độ bền cơ học đặc biệt, độ ổn định bề mặt và khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cực cao, thường vượt xa những nhiệt độ mà siêu hợp kim gốc niken bắt đầu yếu đi. Chúng là vật liệu nền tảng cho các bộ phận quan trọng trong những môi trường đòi hỏi khắt khe nhất, đặc biệt là trong ngành hàng không vũ trụ, tua bin khí công nghiệp và thiết bị cấy ghép y tế.
Hiệu suất vượt trội của chúng bắt nguồn từ ma trận coban-crom được tăng cường và khối lượng lớn các hạt cacbua cứng, chịu lửa.
Độ bền nhiệt độ cao vượt trội: Hợp kim coban thể hiện điểm nóng chảy cao hơn, độ cứng nóng và khả năng chống rão tốt hơn so với hợp kim niken ở nhiệt độ trên 1000°C (1832°F). Điều này có nghĩa là chúng chống lại sự mềm đi và biến dạng dưới áp lực ở nhiệt độ gần điểm nóng chảy.
Khả năng chống mài mòn và mài mòn vượt trội: Độ cứng vốn có của chúng, thường được tăng cường nhờ mạng lưới các cacbua cứng, mang lại khả năng chống mài mòn tuyệt vời, mài mòn do dính (trầy xước) và làm phiền. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng chống mài mòn.
Khả năng chống ăn mòn và oxy hóa nóng tuyệt vời: Hàm lượng crom cao (thường trên 20%) tạo thành lớp oxit crom (Cr₂O₃) bảo vệ, bám dính, chống lại sự suy thoái trong môi trường oxy hóa và sunfua hóa.
Khả năng chống mỏi nhiệt vượt trội: Chúng có thể chịu được các chu kỳ làm nóng và làm mát lặp đi lặp lại mà không bị nứt, một đặc tính quan trọng đối với các bộ phận như cánh tuabin.
Hiệu suất của siêu hợp kim coban bắt nguồn từ một số cơ chế chính:
Tăng cường dung dịch rắn: Các nguyên tố như vonfram (W) và molypden (Mo) hòa tan trong ma trận coban, cản trở chuyển động lệch vị trí.
Kết tủa cacbua: Sự hình thành cacbua cứng (ví dụ: Cr₇C₃, Cr₂₃C₆, WC, TaC) trong toàn bộ cấu trúc vi mô mang lại khả năng chống rão và mài mòn rất lớn. Kích thước, loại và sự phân bố của các cacbua này rất quan trọng đối với hiệu suất.
Tính chất dị hướng của Cobalt: Cobalt trải qua quá trình biến đổi pha khi đun nóng và đặc tính này được khai thác để tăng cường các đặc tính thông qua xử lý nhiệt và xử lý cơ nhiệt.
Các siêu hợp kim gốc cobalt là không thể thiếu trong các ứng dụng mà sự hỏng hóc không phải là một lựa chọn.
Tua bin phát điện và hàng không vũ trụ: Được sử dụng cho các bộ phận cố định như:
Cánh tuabin & Cánh dẫn hướng vòi phun: Nơi gặp phải nhiệt độ khí cao nhất và khả năng chống rão là tối quan trọng.
Các bộ phận chống mài mòn công nghiệp: Cơ sở cho hợp kim Stellite™, được sử dụng cho:
Ghế van & Viền trong van áp suất cao, nhiệt độ cao.
Dây & Thanh làm cứng để phủ lên các bề mặt bị mài mòn quan trọng trên dụng cụ và máy móc.
Ống bọc bơm, trục và dao cắt.
Cấy ghép y tế: Được sử dụng trong cấy ghép chỉnh hình (đặc biệt đối với các bề mặt chịu lực kim loại trên kim loại) do khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn trong cơ thể con người.
Bảng sau đây tóm tắt các tính năng chính để có cái nhìn tổng quan nhanh:
| tính năng | Mô tả | Lợi thế |
| Yếu tố cơ bản | Cobalt (Co), có hàm lượng Crom (Cr) cao. | Cung cấp ma trận cơ bản cho hiệu suất nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn. |
| Yếu tố tăng cường chính | Vonfram (W), Molypden (Mo) và Carbon (C) để hình thành cacbua. | Truyền đạt độ bền nhiệt độ cao, khả năng chống leo và chống mài mòn. |
| Nhiệt độ hoạt động | Rất cao, vượt trội trên 1000°C (1832°F). | Cho phép hiệu suất và hiệu suất động cơ cao hơn trong môi trường khắc nghiệt. |
| Thuộc tính chính | Độ cứng nóng, khả năng chống leo, chống mài mòn và ăn mòn. | Một sự kết hợp độc đáo cho các điều kiện dịch vụ khắc nghiệt nhất. |
| Các hình thức chung | Các bộ phận đúc, thanh/tấm rèn, bột cho HIP, hợp kim bề mặt cứng. | Sản xuất linh hoạt cho cả các bộ phận phức tạp có dạng gần như lưới và lớp phủ bảo vệ. |
| Các ngành công nghiệp cơ bản | Hàng không vũ trụ, Sản xuất điện, Y tế, Hóa chất & Hóa dầu. | Vật liệu được lựa chọn nơi hội tụ nhiệt độ và độ mài mòn cao. |
Tóm lại, Siêu hợp kim dựa trên coban là những vật liệu thích hợp nhưng quan trọng giúp vượt qua ranh giới của kỹ thuật nhiệt độ cao. Mặc dù thường đắt hơn và đặc hơn siêu hợp kim niken, nhưng hiệu suất vượt trội của chúng trong các lĩnh vực cụ thể—đặc biệt là độ bền nhiệt độ rất cao, độ mỏi nhiệt và khả năng chống mài mòn—đảm bảo vai trò quan trọng của chúng trong công nghệ tiên tiến.