El diseño óptimo de la aleación de níquel es uno de los puntos clave en este trabajo de investigación y desarrollo. Las aleaciones base son las aleaciones más utilizadas en el campo de las superaleaciones, especialmente en los campos aeroespacial y de defensa, como el desarrollo de equipos de última generación, como motores aeronáuticos, que desempeñan un papel importante porque se puede disolver una variedad de elementos de aleación. en la aleación a base de níquel y puede mantener una buena estabilidad de la estructura, lo que proporciona muchas formas de mejorar el rendimiento de la superaleación a base de níquel. El desarrollo de la ciencia y la tecnología ha planteado mayores requisitos para la superaleación a base de níquel. Para satisfacer la demanda del mercado, es necesario acelerar la investigación de superaleaciones a base de níquel, mejorar su rendimiento integral.
1. Fuerza de la solución
El medio principal para fortalecer las propiedades de la superaleación a base de níquel es agregar elementos de refuerzo de solución sólida apropiados. La aleación de refuerzo de solución sólida tiene una excelente resistencia a la oxidación y resistencia a la fatiga, y buena plasticidad. En base a estas características, las superaleaciones a base de níquel se pueden utilizar para producir piezas metálicas con altas temperaturas de trabajo, como las palas de los motores. El radio atómico del níquel es similar al de los elementos de aleación como el tungsteno y el molibdeno. Sobre la base de estas características, una gran cantidad de elementos de aleación como el tungsteno, el molibdeno y el cobalto se pueden disolver en níquel al mismo tiempo sin que aparezcan nuevas fases. Los resultados muestran que el rango de temperatura de la solución de los metales comunes es generalmente entre 1050 y 1560. Los Estados Unidos desarrollaron un buen rendimiento de la aleación de fortalecimiento de la solución, la superaleación de deformación a base de níquel Haynes280, esta aleación a 1400 de alta temperatura, resistencia hasta 165MPa elongación hasta 87 por ciento principalmente debido a la adición de elementos metálicos refractarios en la aleación, como tungsteno y cromo y otros elementos; Al mismo tiempo, se agrega una pequeña cantidad de carbono para formar carburos, lo que puede dificultar el crecimiento de los granos y fortalecer los límites de los mismos. Los resultados también muestran que la resistencia de la aleación se puede mejorar agregando una gran cantidad de molibdeno y otros elementos metálicos refractarios. La estabilidad de la microestructura de la aleación se puede mejorar añadiendo rutenio. Al agregar una cierta cantidad de metales refractarios como el tungsteno, se puede mejorar la resistencia a la corrosión de la aleación en determinadas circunstancias. La resistencia a la corrosión por oxidación se puede mejorar mucho agregando una cierta cantidad de tierras raras.
2. Mejora de la precipitación y mejora de la dispersión
La fase '-Ni3(Al, Ti)) se puede precipitar agregando una cierta cantidad de elementos de refuerzo de precipitación a la superaleación a base de níquel durante el envejecimiento, lo que aumenta en gran medida la resistencia del metal. Sin embargo, bajo condiciones de trabajo a alta temperatura, los precipitados son fáciles de agregar y crecer, y algunos de ellos pueden disolverse nuevamente en la matriz, reduciendo así la resistencia a alta temperatura. En los últimos años, se ha prestado más atención a las superaleaciones a base de níquel con endurecimiento por dispersión de óxidos. Este tipo de aleación generalmente adopta un proceso de aleación mecánica, obteniendo ultrafino (menos de 50 nm) bajo la estabilidad a alta temperatura del óxido uniformemente disperso en una matriz de microestructura de aleación de zn-al. La resistencia de la aleación bajo condiciones cercanas a la fusión. la aleación de punto en sí misma, aún puede mantener un excelente rendimiento de fluencia a alta temperatura, resistencia superior a la oxidación a alta temperatura y resistencia a la corrosión por azufre de carbono. Actualmente se comercializan tres tipos de superaleaciones a base de níquel. La aleación MA956 tiene la mayor resistencia a la oxidación y la resistencia a la corrosión por carbono y azufre de las superaleaciones, que se pueden utilizar como revestimiento de la cámara de combustión de los motores aeronáuticos.
