Salah satu contoh yang menonjol dari superalloy adalahInconel 718. Superalloy berbasis nikel, mengandung sekitar 52-55% nikel, 17-21% kromium, 4,75-5,5% niobium, 2,8-3,3% molibdenum, dan sejumlah kecil zat besi, titanium, dan aluminium. Inconel 718 dirayakan karena kekuatannya yang luar biasa di rentang suhu yang luas dari kondisi kriogenik hingga 650 derajat (1.200 derajat F)-dan resistensi terhadap creep (deformasi lambat di bawah stres berkelanjutan) dan korosi. Ini banyak digunakan dalam aplikasi dirgantara, seperti disk turbin gas, bilah, dan komponen mesin roket, serta dalam peralatan pengeboran minyak dan gas dan reaktor nuklir.
Superalloy dikategorikan berdasarkan elemen dasarnya, dengan paduan berbasis nikel, berbasis kobalt, dan berbasis besi menjadi yang paling umum. Berikut adalah tipe dan contoh utama:
Superalloy berbasis nikel: Kategori terbesar dan paling fleksibel, dihargai untuk kekuatan suhu tinggi dan resistensi oksidasi.
Seri Inconel(Misalnya, Inconel 600, 625, 718): digunakan dalam kedirgantaraan, pemrosesan kimia, dan industri nuklir.
Seri Hastelloy(Misalnya, Hastelloy C-276): Dikenal karena ketahanan korosi ekstrem dalam asam dan bahan kimia yang keras.
Waspaloy: Digunakan dalam mesin turbin gas untuk resistensi creep pada 815 derajat (1.500 derajat f).
Superalloy berbasis kobalt: Excel dalam oksidasi suhu tinggi dan ketahanan aus, meskipun lebih mahal.
Seri Stellite(Misalnya, Stellite 6): Digunakan dalam alat pemotong, kursi katup, dan bilah turbin.
Haynes 188: Tahan terhadap oksidasi hingga 1.100 derajat (2.012 derajat F), digunakan dalam bagian tungku dan kedirgantaraan.
Superalloy berbasis besi: Alternatif berbiaya rendah dengan kinerja suhu tinggi sedang, sering mengandung nikel dan kromium.
Paduan 800/800h: Digunakan dalam penukar panas dan tungku industri.
A-286: Paduan yang dikerjakan oleh presipitasi untuk pengencang dirgantara dan komponen turbin.
Nikel Superalloys menunjukkan kekuatan luar biasa, terutama pada suhu tinggi, yang merupakan sifat yang menentukan. Kekuatan mereka diukur dengan sifat -sifat seperti kekuatan tarik, kekuatan luluh, dan ketahanan creep:
Kekuatan tarik: Pada suhu kamar, superalloy nikel biasanya berkisar dari 800 MPa hingga lebih dari 1.600 MPa (116.000–232.000 psi). Misalnya:
Inconel 625: ~ 1.034 MPa (150.000 psi) pada suhu kamar.
Inconel 718: ~ 1.240 MPa (180.000 psi) saat dipanaskan.
Kekuatan suhu tinggi: Tidak seperti kebanyakan logam, kekuatan mereka tetap tinggi pada suhu ekstrem. Misalnya:
Inconel 718 mempertahankan ~ 60% dari kekuatan tarik suhu kamarnya pada 650 derajat (1.200 derajat f).
Waspaloy mempertahankan kekuatan yang berguna hingga 815 derajat (1.500 derajat F), membuatnya cocok untuk bilah turbin.
Resistensi Creep: Mereka menolak deformasi permanen di bawah tekanan jangka panjang pada suhu tinggi. Misalnya, Inconel 617 dapat menahan 100.000 jam stres pada 850 derajat (1.562 derajat F) tanpa creep yang signifikan.
Sifat-sifat ini muncul dari struktur mikro mereka, termasuk penguatan solusi padat (melalui elemen-elemen seperti kromium dan molibdenum) dan pengerasan presipitasi (melalui fase gamma-prime atau gamma-double-prime, misalnya, partikel kaya niobium dalam Inconel 718).
Superalloy nikel sangat penting dalam industri yang membutuhkan bahan untuk melakukan di bawah kondisi ekstrem suhu tinggi, korosi, atau stres mekanik. Aplikasi utama meliputi:
Aerospace dan Penerbangan:
Mesin Turbin Gas: Pisau turbin, disk, ruang pembakaran, dan sistem pembuangan (misalnya, Inconel 718 untuk disk turbin, waspaloy untuk bilah).
Mesin Roket: Komponen yang terpapar panas tinggi dan pembakaran kimia (misalnya, Hastelloy untuk tenggorokan nosel).
Pembangkit energi:
Turbin gas dan uap di pembangkit listrik: bagian -bagian seperti rotor turbin dan penukar panas (misalnya, paduan 600 untuk selubung turbin uap).
Reaktor nuklir: kelongsong bahan bakar, penukar panas, dan komponen struktural (misalnya, Inconel 690, tahan terhadap radiasi dan korosi).
Pemrosesan Kimia:
Reaktor, pipa, dan katup menangani bahan kimia korosif (misalnya, Hastelloy C-276 untuk lingkungan asam sulfat atau klorin).
Marinir dan lepas pantai:
Peralatan oli dan gas bawah laut: katup, pompa, dan alat pengeboran yang tahan terhadap korosi air laut (misalnya, Inconel 625).
Otomotif (kinerja tinggi):
Turbocharger dan sistem pembuangan di balap atau kendaraan tugas berat (misalnya, Inconel 625 untuk daya tahan di bawah suhu knalpot tinggi).
Alat kesehatan:
Implan (misalnya komponen ortopedi) karena biokompatibilitas dan resistensi terhadap cairan tubuh (beberapa superalloy nikel, meskipun kekhawatiran alergi nikel membatasi penggunaan dalam beberapa kasus).
Kombinasi kekuatan mereka yang unik, ketahanan korosi, dan stabilitas termal membuatnya tidak tergantikan dalam aplikasi berisiko tinggi ini.
