Eisenbasierte Legierung/Nickelbasierte Legierung/Nickelbasierte Legierung/Korrosionsbeständige Superlegierung Superlegierungsplatte

Nickelbasierte Superlegierungen sind ausscheidungsgehärtete Legierungen, die sich in Hochtemperaturumgebungen gut bewähren. Die hervorragenden Hochtemperatureigenschaften von Nickelbasis-Superlegierungen haben dazu geführt, dass diese Legierungsklasse in vielen Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt wird.

Eisenbasierte Superlegierungen sind eine Art Superlegierung. Sie zeichnen sich durch die Zugabe anderer Elemente auf Eisenbasis zur Legierung aus. Eisenbasierte Superlegierungen entsprechen Nickel- und Kobaltbasis-Superlegierungen.

Kobaltbasierte Superlegierungen sind Werkstoffe für den Einsatz bei hohen Temperaturen und in extremen Umgebungen mit hervorragender Hochtemperaturfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit. Kobaltbasierte Superlegierungen bestehen hauptsächlich aus Elementen wie Kobalt, Chrom, Wolfram, Nickel und Aluminium.

Korrosionsbeständige Superlegierungen bieten im Vergleich zu herkömmlichen Legierungen eine höhere mechanische Festigkeit, Beständigkeit gegen thermische Verformung und Korrosionsbeständigkeit, sind wartungsärmer und widerstandsfähiger gegen raue Umgebungen. Derzeit werden neue korrosionsbeständige Superlegierungen, beispielsweise auf Aluminiumbasis, entwickelt und neue Herstellungsverfahren wie die Radiolyse entwickelt, bei der Nanopartikelsynthese zur Bildung polykristalliner Kristalle genutzt wird.

Die Hochtemperaturbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Superlegierungen hängen hauptsächlich von ihrer chemischen Zusammensetzung und Struktur ab. Am Beispiel der verformten Nickel-Superlegierung Inconel718 besteht diese aus einer γ-Matrixphase, einer δ-Phase, einem Karbid sowie einer verstärkten γ'- und γ"-Phase. Die chemischen Elemente und die Matrixstruktur der Inconel718-Legierung zeichnen sich durch starke mechanische Eigenschaften aus. Streckgrenze und Zugfestigkeit sind um ein Vielfaches besser als bei 45er-Stahl, und auch die Plastizität ist besser als bei 45er-Stahl. Die stabile Gitterstruktur und zahlreiche Verstärkungsfaktoren tragen zu ihren hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei.

Aufgrund der komplexen und rauen Arbeitsumgebung von Superlegierungen spielt die Integrität der bearbeiteten Oberfläche eine entscheidende Rolle für deren Leistung. Superlegierungen sind jedoch typischerweise schwer zu verarbeitende Materialien. Ihre Mikrohärte ist hoch, der Grad der Kaltverfestigung ist hoch, und sie weisen hohe Scherspannungen und eine geringe Wärmeleitfähigkeit sowie geringe Schnittkräfte und Schnitttemperaturen im Schneidbereich auf. Bei der Bearbeitung treten häufig minderwertige Oberflächen, schwerwiegende Werkzeugschäden und andere Probleme auf. Unter normalen Schneidbedingungen treten an der Oberflächenschicht von Superlegierungen erhebliche Probleme wie gehärtete Schichten, Eigenspannungen, weiße Schichten, schwarze Schichten und Kornverformungsschichten auf.

Superlegierungen sind hitzebeständige Legierungen aus Nickel, Eisen-Nickel und Kobalt, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden können, oft über 70 % ihrer Schmelztemperatur. Sie können bei Temperaturen über 1050 °C mit Temperaturschwankungen bis zu 1200 °C eingesetzt werden. Diese Temperaturbeständigkeit macht sie zu einem geeigneten Ersatz für Wolframkarbid in Pick-up-Anwendungen.

Die am häufigsten verwendete Superlegierung ist ein nickelbasiertes Material mit hohen Konzentrationen an Chrom, Eisen, Titan, Kobalt und anderen Legierungselementen. Wie bei anderen Metallwerkstoffgruppen können die Eigenschaften von Superlegierungen durch verschiedene Wärmebehandlungen und/oder Glühen und Abschrecken angepasst werden. Im Vergleich zu anderen Werkstoffgruppen weisen Superlegierungen die höchste maximale Betriebstemperatur und die höchsten Härtewerte auf. Aufgrund ihrer Festigkeit sind Superlegierungen die beste Alternative zu Hartmetall bei Anwendungen mit hoher Bindungskraft (> 1 kg).