سبيكة أساسها الحديد/سبائك أساسها النيكل/سبائك أساسها النيكل/لوحة سبيكة فائقة مقاومة للتآكل

سبائك النيكل الفائقة هي فئة من السبائك المُقوّاة بالترسيب، وتتميز بأداء ممتاز في بيئات ذات درجات حرارة عالية. وقد أدت خصائصها الممتازة في درجات الحرارة العالية إلى استخدام هذه الفئة من السبائك في العديد من تطبيقات الطيران والفضاء.

سبيكة الحديد الفائقة هي نوع من السبائك الفائقة. تتميز بإضافة عناصر أخرى أساسها الحديد للسبائك. وتناظرها سبائك النيكل الفائقة وسبائك الكوبالت الفائقة.

سبائك الكوبالت الفائقة هي مواد تُستخدم في درجات الحرارة العالية والبيئات القاسية، وتتميز بمتانة ممتازة في درجات الحرارة العالية، ومقاومة ممتازة للتآكل والتلف. تتكون هذه السبائك بشكل رئيسي من عناصر مثل الكوبالت والكروم والتنغستن والنيكل والألومنيوم.

تُوفر السبائك الفائقة المقاومة للتآكل قوةً ميكانيكيةً أكبر، ومقاومةً للتشوه الحراري، ومقاومةً للتآكل مقارنةً بالسبائك التقليدية، مما يُقلل من متطلبات الصيانة ويُحسّن من تحمّل البيئات القاسية. وتُبذل جهودٌ حثيثة لإنتاج سبائك فائقة جديدة مقاومة للتآكل، مثل السبائك الفائقة القائمة على الألومنيوم، ولتطوير طرق تصنيع جديدة، مثل التحليل الإشعاعي الذي يستخدم تركيب الجسيمات النانوية لتكوين متعدد البلورات.

تعتمد مقاومة السبائك الفائقة لدرجات الحرارة العالية والتآكل بشكل أساسي على تركيبها الكيميائي وبنيتها. على سبيل المثال، تتكون سبيكة Inconel718 الفائقة المشوهة القائمة على النيكل من طور مصفوفة γ، وطور δ، وكربيد، وطوري γ' وγ' مُقوَّيين. تُظهر العناصر الكيميائية وبنية المصفوفة لسبائك Inconel718 خواصها الميكانيكية القوية، حيث أن قوة الخضوع ومقاومة الشد أفضل بعدة مرات من الفولاذ 45، كما أن اللدونة أفضل من الفولاذ 45. يساهم هيكلها الشبكي المستقر وعوامل التقوية العديدة في خواصها الميكانيكية الممتازة.

نظرًا لبيئة العمل المعقدة والقاسية للسبائك الفائقة، تلعب سلامة السطح المُشَكَّل دورًا بالغ الأهمية في أدائها. ومع ذلك، تُعتبر السبائك الفائقة مادةً صعبة المعالجة، وتتميز بصلابة عالية في عمليات التقوية الدقيقة، ودرجة تصلب عالية أثناء العمل، وإجهاد قص مرتفع، وموصلية حرارية منخفضة. كما أن قوة القطع ودرجة حرارة القطع في منطقة القطع غالبًا ما تظهر عند معالجة الأسطح منخفضة الجودة، وتلف الأدوات بشكل خطير، بالإضافة إلى مشاكل أخرى. في ظل ظروف القطع العامة، تُسبب الطبقة السطحية للسبائك الفائقة مشاكل كبيرة، مثل الطبقة المتصلبة، والإجهاد المتبقي، والطبقة البيضاء، والطبقة السوداء، وطبقة تشوه الحبيبات.

السبائك الفائقة هي سبائك مقاومة للحرارة من النيكل والحديد والنيكل والكوبالت، ويمكن استخدامها في درجات حرارة عالية، غالبًا ما تتجاوز 70% من درجة انصهارها. ويمكن استخدامها في درجات حرارة تتجاوز 1050 درجة مئوية، مع انحرافات تصل إلى 1200 درجة مئوية. هذه الخاصية المقاومة للحرارة تجعلها بديلاً مناسبًا لكربيد التنغستن في تطبيقات الالتقاط.

أكثر أنواع السبائك الفائقة استخدامًا هي المواد القائمة على النيكل، والتي تحتوي على تركيز عالٍ من الكروم والحديد والتيتانيوم والكوبالت وعناصر السبائك الأخرى. وكما هو الحال مع مجموعات المواد المعدنية الأخرى، يمكن تعديل خصائص السبائك الفائقة من خلال معالجات حرارية متنوعة و/أو التلدين والتبريد. بالمقارنة مع مجموعات المواد الأخرى، تتميز السبائك الفائقة بأعلى درجة حرارة خدمة قصوى وأعلى قيم صلابة. كما أن متانة السبائك الفائقة تجعلها البديل الأمثل للكربيد في تطبيقات قوى الترابط العالية (>1 كجم).