Łopatki i Stopy

Stopy na bazie niklu są najszerzej stosowanymi spośród stopów odpornych na wysoką temperaturę. W rezultacie często spotyka się je w częściach silników lotniczych oraz turbin gazowych, jak również w przemyśle petrochemicznym, produkcji żywności, budowie reaktorów nuklearnych oraz urządzeniach redukujących zanieczyszczenia. Stopy na bazie niklu mogą być wzmocnione dwiema metodami: poprzez wzmacnianie roztworowe lub przez utwardzenie metodą wytrącania związków międzymetalicznych przy użycia katalizatora fcc. Stopy takie jak INCONEL® 625 oraz Hastelloy® X są wzmocnione wydzieleniowo. Te utwardzone wydzieleniowo stopy mogą być dodatkowo wzmocnione przez wtrącenia węglików. Wzmocnione przez wytrącenie węglików są stopy takie jak INCONEL® 718. Trzecią grupą stopów specjalnych na bazie niklu oznaczane MA-754, są stopy wzmocnione przez dyspersję obojętnych cząstek, takich jak tlenek itru (Y2O3) jak również faza y’ (gamma prima), oznaczane jako MA-6000E. Stopy na bazie niklu dostępne są w postaci odlewów i odkuwek. Wysoko stopowe kompozycje, takie jak Rene 95, Udimet 720 oraz IN100, są produkowane metoda metalurgii proszków obrabianych następnie przez kucie. Dla powyższych odkuwanych stopów i odlewów (Rene 80 and Mar-M247), czynnikiem utwardzającym jest faza y’. Dla INCONEL® 718 głównym czynnikiem wzmacniającym jest faza y’’ (gamma prima prima). Stopy, które zawierają niob, tytan oraz aluminium, takie jak INCONEL® 725 umacniane sa obydwiema fazami y’ i y’’.

Stopy na bazie kobaltu posiadają wyśmienitą odporność na korozję w temperaturach powyżej 2000˚ F (1093˚ C) i znajdują zastosowanie w bardziej gorących sekcjach turbin gazowych oraz komorach spalania. Dostępne są w formie odlewów i odkuwek i zmodyfikowane przez wzmacnianie kąpielowe (przez żelazo, chrom oraz wolfram), strukturę austenityczną (płaską strukturą regularną lub katalizator fcc), w której wytrącone są małe cząsteczki węglików (tytanu, tantalu, hafnu oraz niobu). Ich utwardzanie bazuje one więc bardziej na węglikach niż fazie y’, dlatego wykazują większą spawalność wyższą wytrzymałość zmęczeniową w podwyższonych temperaturach niż stopy na bazie niklu. Stopy odkuwane, takie jak Haynes 25 produkowane są w formie płyt i wykorzystywane są często do budowy komór spalania.

Stopy na bazie żelaza i niklu podobne są do odkuwanych austenitycznych stali nierdzewnych z wyjątkiem tych z dodatkiem wzmacniającej fazy y’. Maja najniższą wytrzymałość w podwyższonych temperaturach spośród 3 grup stopów specjalnych i są używane do odkuwania dysków i łopatek stosowanych w turbinach gazowych. Większość stopów ma dużą zawartość chromu, który podnosi odporność na korozję. Zawdzięczają one swoją odporność na wysokie temperatury wzmacnianiu kąpielowemu (utwardzenia spowodowane przez atomy rozpuszczone w strukturze stopu) lub wzmocnione wytrąceniowo (utwardzenie uzyskane przez wytrącenie cząstek). Stopy takie jak Haynes 556 i 19-9 DL są wzmacniane kąpielowo przy pomocy molibdenu, wolframu, tytanu oraz niobu. Stopy takie jak A286 i Incoloy 909 są umacniane wytrąceniowo. Najbardziej popularnym strątem jest y’, (Ni3 [AL, Ti]) (np. A286 oraz y’’, (Ni3Nb) (np. Incoloy 909). Inna grupa stopów na bazie żelaza i niklu zawiera wysoką zawartość węgla i wzmacniana jest przy pomocy węglików, azotków oraz kąpielowo. Grupa stopów na bazie Fe-Ni-Co wzmacnianych fazą y’, łączy wysoką wytrzymałość z niska rozszerzalnością temperaturową (np. Incoloy 903, 907 i 909) i znajduje zastosowanie w budowie wałów I obudów turbin gazowych.