Superleghe

Le superleghe sono leghe ad alta resistenza, spesso aventi composizione complessa, che sono utilizzate in sistemi che richiedono resistenza meccanica, stabilità superficiale e resistenza alle alte temperature.

Il termine “superlega” è stato usato la prima volta poco dopo la seconda guerra mondiale, per descrivere un gruppo di leghe utilizzate in compressori turbo e motori a turbina di aeromobili che richiedono  alte prestazioni a temperature elevate. Il campo di applicazioni in cui vengono utilizzate le superleghe è molto vasto e include l industria aerospaziale nell’ambito dei motori di aerei e missili, nell’impiantistica in particolare nelle turbine a gas, in campo medico in impianti odontoiatrici e nelle protesi e in campo nucleare nella costruzione dei reattori. Le superleghe infatti sono particolarmente adatte per questo tipo di applicazioni per la loro capacità di mantenere inalterate le loro proprietà anche dopo lunghi tempi di esposizione sopra 650 ° C  ed inoltre associano un’alta resistenza  a una buona duttilità a bassa temperatura.

Le superleghe sono costituite dagli elementi del cosiddetto gruppo VIIIb ovvero da: Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt ed in particolare da varie combinazioni di Fe, Ni, Co, Cr e quantità minori di W, Mo, Ta, Nb, Ti e Al che conferiscono alla lega prerogative particolari.  Le  tre principali classi di superleghe presentano come metallo principale il nickel, il  ferro o il cobalto.

Le superleghe a base di nichel hanno resistenza ad alta temperatura, tenacità e resistenza alla degradazione in ambienti corrosivi o ossidanti. Esse sono tra le più complesse e presentano il 10-20% di cromo,  più dell’8% di alluminio e titanio,  tra il 5 e il 10% di cobalto e piccole percentuali di boro, carbonio e zirconio oltre ad altri metalli in tracce. Le fasi più importanti presenti nelle superleghe a base di nickel sono:

γ a struttura cristallina fcc che può contenere un’alta percentuale di elementi in soluzione solida come cobalto, ferro, cromo, molibdeno e tungsteno che costituiscono i formatori della matrice austenitica. Tutte le leghe a base di nickel presentano questa fase.

γ costituita da elementi che vengono aggiunti in quantità tale da far precipitare la fase fcc. Tali elementi tra cui Al, Ti, Nb, Ta, Hf formano precipitati ordinati del tipo Ni3X

γ’’ La combinazione di Nichel e niobio, in presenza di ferro, forma una struttura bct di Ni3Nb, il quale è coerente con la matrice γ sebbene induca grandi deformazioni nelle zone di bordofase

carburi. Il carbonio aggiunto in percentuali variabili tra 0.05 e 0.2% in peso si combina con altri elementi reattivi quali titanio, tantalio e afnio per formare carburi.

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Author: Chimicamo

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