Kuumatöötlus on superralloside pöördeline protsess, mis on kohandatud nende mehaaniliste omaduste suurendamiseks, kuna tugevus, roomata vastupidavus, väsimuse vastupidavus ja mikrostrukturaalne stabiilsus eriti eriti kõrgtemperatuurides ja kõrgpingetingimustes. Konkreetsed protseduurid varieeruvad sulami kompositsioonist (niklipõhine, koobaltipõhine või rauapõhine) ja selle kavandatud rakendusest, kuid võtmetehnikad hõlmavad järgmist:
Lahenduse lõõmutamine
See samm hõlmab superralli kuumutamist kõrge temperatuurini (tavaliselt 900–1250 kraadi, sõltuvalt sulamist), et lahustada metallidevahelisi sademeid (nt 'või karbiidid) ja saavutada ühtlane, homogeenne tahke lahus. Kiire jahutamine (vee, õli või sunniviisilise õhku kustutamine) järgneb selle mikrostruktuuri "külmutamine", takistades jämedate sademete reformimist. Lahenduse lõõmutamine parandab elastsust ja valmistab sulami järgnevaks tugevdamiseks sademete kõvenemise kaudu. Näiteks:
Niklipõhine Incollel 718 on lahendus ~ 980 kraadi juures, et lahustada "(Ni₃nb) sademeid, tagades üleküllastumata maatriksi.
Koobaltipõhine Haynes 25 läbib lahenduse lõõmutades ~ 1150 kraadi oma kroomi ja volframi jaotuse homogeniseerimiseks.
Vananemine (sademete kõvenemine)
Pärast lahuse lõõmutamist hõlmab vananemine sulami kuumutamist madalama temperatuurini (600–850 kraadi) pikema aja jooksul (tundidest päevadeni), et kutsuda esile peenete, ühtlaselt hajutatud metallidevaheliste sademete moodustumist. Need sademed (nt '-ni₃ (Al, Ti) niklipõhistes sulamites või laves faasis mõnes koobaltipõhises sulamites) toimivad nihestusliikumise takistustena, suurendades drastiliselt tugevust. Paljud superallosid kasutavad optimaalsete tulemuste saamiseks mitmeastmelist vananemist:
Inconel 718 kasutab kaheastmelist vananemisprotsessi: 720 kraadi 8 tundi (ahjujahutusega 620 kraadi) + 620 kraadi 8 tundi, õhkjahutusega, moodustades tiheda "sademete.
René 95, ülitugev niklipõhine sulam, on 870 kraadi vanuses 1 tund + 650 kraadi 24 tundi, et tasakaalustada tugevust ja libisemiskindlust.
Kuum isostaatiline pressimine (puusa)
Puusaga ühendab sisemise poorsuse kõrvaldamiseks kõrge temperatuur (kuni 1200 kraadi) ja kõrgrõhk (100–200 MPa) inertgaasis (nt argoon), et kõrvaldada ja mikrostruktuurid homogeniseerida. See on eriti kriitilise tähtsusega valatud või pulbrimetallurgia superallide jaoks, näiteks CMSX-4 (ühekristalliline niklipõhine sulam), parandades väsimuse eluea ja vähendades defektidega seotud ebaõnnestumisi turbiini labades.
Stressi leevendamine lõõmutamine
Pärast töötlemist, keevitamist või vormimist soojendab see protsess sulamit 500–800 kraadi, et leevendada jääkpingeid, muutmata primaarset mikrostruktuuri. See hoiab ära pragunemise teenuse ajal, mis on hädavajalik komponentide jaoks nagu raketipihustid või tuumareaktori osad.
Tera suuruse optimeerimine
Kuumushooldused võivad omaduste tasakaalustamiseks kontrollida tera suurust: peened terad suurendavad madala temperatuuriga tõmbetugevust, samas kui jämedamad terad parandavad roomamiskindlust kõrgel temperatuuril. Näiteks:
Turbiini kettad (kui kõrge pöörlemisstressi korral) kasutavad kontrollitud jahutamise kaudu lõõmutamise ajal peeneteralisi superlalle (nt UDIMET 720).
Turbiini labad (eksponeeritud ekstreemse kuumusega) kasutavad roomata takistuse maksimeerimiseks sageli jämedaid või ühekristallilisi superlalle (nt PWA 1480).
"Tugevaima" superralloy määratlemine on keeruline, kuna tugevus sõltub kontekstist: temperatuur, pingetüüp (tõmbe-, hiilgamine, väsimus) ja keskkonnatingimused (korrosioon, oksüdatsioon) kõik rollid. Mitmed superrallosid paistavad eri stsenaariumide korral erakordse tugevuse tõttu silma:
Grx-810
NASA välja töötatud 3D-trükitud niklipõhine superralloy näitab erakordset tugevust ja vastupidavust. See on kaks korda suurem kui tipptasemel 3D-trükitud superrallys (nt Inconel 718) kõrgetel temperatuuridel (~ 1093 kraad) ja üle 1000 korra vastupidavam roomamisele (aeglane deformatsioon pideva stressi korral). Selle tugevus tuleneb nanomõõtmeliste sademete ja oksiidide ainulaadsest mikrostruktuurist, muutes selle ideaalseks hüpersooniliste sõidukite ja raketimootorite jaoks.
René 95
Niklipõhine superralloy, mida kasutatakse laialdaselt kosmoses, pakub René 95 erakordset tõmbetugevust (toatemperatuuril kuni 1600 MPa) ja libisemiskindlust kõrgendatud temperatuuridel. Selle tugevus tuleneb tihedast sademete võrgustikust, muutes selle kõrge stressi komponentide, näiteks turbiini ketaste jaoks.
Alloy 718Plus
Inconeli 718, 718 Plussi täiustatud versioon asendab "sadestub stabiilsema" faasidega, suurendades tugevust kõrgematel temperatuuridel (kuni 700 kraadi). See hoiab tõmbetugevusi, mis ületavad 1300 MPa, pakkudes samal ajal paremat roomamiskindlust, mis sobib järgmise genereerimise gaasiturniidi mootorite jaoks.
Koobaltipõhised sulamid (nt Haynes 188)
Ehkki toatemperatuuril on üldiselt vähem tugevad kui niklipõhised sulamid, on koobaltipõhised superrallosid nagu Haynes 188 excelil kõrge temperatuuri tugevuse ja oksüdatsiooniresistentsusega (kuni 1100 kraadi). Nende tugevus tuleneb volframi ja kroomi tahke lahuse tugevdamisest, muutes need kriitiliseks reaktiivmootori põlemiskambrite jaoks.
Grx-810Seda nimetatakse sageli kõige tugevamaks kõrge temperatuuri tugevuse ja libisemiskindluse poolest, samas kui René 95 ja 718 Pluss domineerivad toa temperatuuril ja mõõduka kõrge temperatuuri tõmbetugevuses. "Tugevaim" etikett sõltub lõppkokkuvõttes konkreetsetest jõudluskriteeriumidest.
