Bu yazıda
Sıcaklıkta görevini sürdüren metal
Süperalaşımlar, özellikle yüksek sıcaklıkta mekanik özelliklerini korumaları için geliştirilmiş malzeme aileleridir. Nikel, kobalt veya demir esaslı seçenekleri bulunur. Motor, türbin ve sıcak bağlantı elemanları yaygın kullanım alanlarıdır.
Süper sözcüğü her özellikte üstünlük anlamına gelmez. Malzemenin ayırt edici yönü, belirli bir sıcaklık ve yük altında işe yarayan özellikleri bir araya getirmesidir. Hafiflik, kolay işlenebilirlik veya düşük maliyet her süperalaşımın önceliği değildir.
Erime noktası neden tek başına açıklamaz?
Metal, erime noktasına ulaşmadan çok önce dayanım kaybedebilir. Uzun süre yük altında kaldığında yavaşça uzayabilir veya eğilebilir; buna sürünme denir. Aynı parçanın tekrar tekrar yüklenmesi ise yorulmayla ilgilidir. Sıcak ekipmanda bu özellikler ayrı ayrı önem taşır.
Bu yüzden yalnız kaç derecede eridiğini bilmek, bir türbin halkasının ne kadar yük taşıyabileceğini göstermez. Süperalaşımlar, sıcaklıkta bu tür mekanik görevler için kullanılan seçeneklerdir.
718, Waspaloy ve Nimonic örnekleri
718; motor halkaları, gövdeler ve yüksek dayanımlı bağlantılarda kullanılır. Waspaloy, Nimonic 80A ve Nimonic 90 da sıcaklıkta yük taşıyan motor ve türbin parçalarında yer alır. Farklı bileşimleri nedeniyle hepsi aynı özellikleri veya aynı kullanım sınırlarını sunmaz.
X-750’de sıcak yaylar ve bağlantılar önemli bir kullanım alanıdır. Burada yayın yalnız güçlü olması değil, sıcak ortamda uyguladığı kuvveti zamanla kaybetmemesi de önemlidir. Bu görev, sabit bir motor gövdesinden farklı bir özellik ihtiyacı doğurur.
Her nikel alaşımı süperalaşım mıdır?
Hayır. Saf nikel 200 ve 201; iletkenlik ve kimyasal direnç gibi farklı amaçlarla kullanılır. Invar 36 ise düşük genleşmesiyle hassas ölçüm parçalarında yer alır. Bu malzemelerin nikel içermesi onları kendiliğinden yüksek sıcaklık süperalaşımı yapmaz.
Aynı şekilde yüksek korozyon direnci de tek başına sıcaklıkta yüksek kuvvet taşıma anlamına gelmez. Katalogdaki bir malzemeyi tanırken nerede kullanıldığı ve hangi özelliğiyle öne çıktığı, aile adından daha fazla bilgi verir.
Yüksek dayanım, hafiflik ve paslanmazlık
Titanyum ve bazı alüminyum alaşımları hafifliğe göre yüksek dayanımlarıyla bilinir. Nikel esaslı süperalaşımlar ise daha çok sıcaklıkta mekanik görevini sürdürebilmesiyle öne çıkar. Bu nedenle motorun her bölgesinde aynı malzemenin kullanılması beklenmez.
PH paslanmaz çelikler de yaşlandırmayla yüksek dayanım kazanabilir. Ancak 17-4 PH ile 718’in ikisinin de yaşlandırılabilmesi, sıcaklık ve korozyon özelliklerinin aynı olduğu anlamına gelmez. Ortak bir güçlenme yaklaşımı, farklı alaşım ailelerinin kullanım farklarını ortadan kaldırmaz.