Süper Alaşımlar

aerospaceblades-large_0Nedir Bu Süper Alaşım?

Süper alaşımlar; yüksek sıcaklık koşullarında, yüksek yüzey kararlılığı, yüksek korozyon dayanımı, yüksek mekanik özellik ve yüksek performans gösteren, genel olarak VIII-A grubu elementlerinden geliştirilen alaşım türleridir. Bu alaşımlar genellikle nikel, kobalt, demir ve yüksek oranda krom elementlerinin çeşitli kombinasyonları ile meydana getirilip, az miktarda da yüksek sıcaklıklarda ergiyen molibden, wolfram, alüminyum, ve titanyum elementlerini içermektedirler.[1]

Süper alaşımı ilk olarak 1950-70 yıllarında östenitik paslanmaz çeliğin bir modifikasyonu olarak görmekteyiz. 80’li yıllarda ise teknoloji dünyasındaki gelişmeler sayesinde bazı elementlerin süper alaşımlara katılabilme imkanının artmasıyla günümüzde ilgi gören mekanik özellikler kazanmışlardır. Bu sebepten dolayı yüksek sıcaklık koşullarında süper alaşımlar diğer malzemelere göre daha çok tercih edilmektedirler.

Süper Alaşım Kullanım Alanları

En başta gaz türbinlerinde kullanmak üzere geliştirilen süperalaşımlar artık, denizcilik, sanayi ve taşıt gaz türbünleri, uzay araçları, nükleer reaktörler, roket motorları, buhar güç üniteleri gibi üstün performans istenen alanlardaki ekipmanlarda kullanılmaktadır. Kullanım alanlarından olan gaz türbinlerinin kanatları en yüksek zorlanmaya maruz kalan yapı elemanları grubundadır.

Jet Motorudaki Gaz Türbini
Şekil 1: Gaz Türbinli Motor

Süper Alaşımların Sınıflandırılması

Süper alaşmlar 3 gruba ayrılmaktadırlar.

  • Demir esaslı süper alaşımlar
  • Nikel esaslı süper alaşımlar
  • Kobalt esaslı süper alaşımlar

Demir Esaslı Süper Alaşımlar

Yaklaşık olarak 650°C’ a kadar olan sıcaklıklarda kullanılabilmekte olup pek çok gaz türbin motorlarında, kanatlarda demir esaslı süper alaşım kullanılmaktadır. Fakat dayanımları nikel esaslı süper alaşımlara göre daha düşüktür ve nikel esaslı süper alaşımlara göre daha ucuzdur.

Nikel Esaslı Süper Alaşımlar

Yapısında %50-70 Ni elementi bulunan süper alaşımlara denmektedir. Ni 1453°C ergime noktasına sahip bir elementtir. İleri teknoloji hava araçlarının motorlarında çoğunlukla nikel esaslı süper alaşım kullanılmaktadır. Bunun yanında termik santraller, nükleer reaktörler gibi yerlerde de nikel esaslı süper alaşım kullanılmaktadır.

Kobalt Esaslı Süper Alaşımlar

Kobalt 1495°C ergime sıcaklığına sahip olup bazı özellikleriyle nikel elementine benzerlik gösterir. İlk olarak 1943 yılında gaz türbinlerinde kullanılmaya başlanan kobalt esaslı süper alaşımlar, bugüne kadar büyük gelişim göstermiştir. Bu alaşımlar daha çok düşük gerilmede ve yüksek sıcaklıkta uzun ömür istenen statik parçalarda kullanılmaktadır. Tercih edilme sebeplerinin başında ergime sıcaklığının yüksek olması ve kaynak edilebilmesi gelmektedir.[2]

Kaynaklar
[1] Süperalaşımlar ve Uygulama Alanları, Fırat Üniversitesi Teknik Eğitimi Fakültesi Metal Eğitim Bölümü
[2] http://www.yildiz.edu.tr/~akdogan/lessons/malzeme2/Super_Alasimlar.pdf