Високотемпературната сплав е специален материал, който поддържа отлични характеристики във високотемпературна среда. Той се използва широко в аерокосмическата, енергийната, химическата и други области. Предимствата му се изразяват главно в следните аспекти:

1. Отлична стабилност при високи температури

Запазване на якостта при висока температура: Дори във високотемпературна среда над 600°C, той поддържа висока якост на опън, граница на провлачване и якост на умора и не омеква бързо с повишаване на температурите. Например, суперсплавите на основата на никел поддържат достатъчни механични свойства при температури около 1000°C, отговаряйки на изискванията на критични компоненти, като например лопатките на турбините на двигателите.

Устойчивост на пълзене: Когато е подложен на дългосрочно натоварване при високи температури, материалът проявява минимална деформация (устойчивост на пълзене), предотвратявайки повреда, дължаща се на бавна структурна деформация. Това е от решаващо значение за оборудване като турбини и котли, които работят в среда с висока температура и високо налягане.

2. Отлична устойчивост на окисляване и корозия

Устойчивост на окисляване при висока температура: Във въздух или газ с висока температура материалът образува плътен оксиден филм (като Cr₂O₃ или Al₂O₃) на повърхността си, предотвратявайки по-нататъшно въздействие на кислород, ефективно устоявайки на окислителна корозия и удължавайки експлоатационния си живот. Например, легираните плочи, съдържащи хром и алуминий, поддържат отлична устойчивост на окисляване при температури над 1000°C.

Устойчивост на корозия: Високотемпературните сплави са устойчиви на киселинни и алкални газове (като сероводород и серен диоксид), разтопени метали и соли, което ги прави подходящи за сложни среди като химически реактори, инсинератори за отпадъци и ядрени реактори.

3. Отлична обработваемост и структурна стабилност

Обработваемост: Въпреки високата си якост, високотемпературните сплави могат да бъдат оформени в различни форми, включително плочи и тръби, чрез процеси като коване, валцуване и заваряване, за да отговорят на изискванията за структурно проектиране на различно оборудване (като например топлоустойчиви стоманени плочи за големи котли и панели на горивните камери за авиационни двигатели).

Микроструктурна стабилност: Дори при дългосрочна употреба при високи температури, вътрешната металографска структура (като например фазовата структура на сплавта и зърнестата структура) е малко вероятно да претърпи значителни промени. Това предотвратява влошаване на производителността поради структурна деградация и осигурява дългосрочна надеждна работа на материала.

4. Широк температурен диапазон, подходящ за екстремни условия

Легираните плочи покриват температурния диапазон от средно високи температури (600°C) до ултра високи температури (над 1200°C). Легираните плочи с различен състав са подходящи за различни приложения: например, сплавите на желязна основа са подходящи за температури между 600-800°C, сплавите на никелова основа са подходящи за температури между 800-1200°C, а сплавите на кобалтова основа могат да се използват при по-високи температури за кратки периоди от време.

Те могат да издържат на комбинираното въздействие на високи температури и механични натоварвания. Например, турбинните дискове в самолетните двигатели трябва да издържат както на високите температури на горивните газове, така и на центробежните сили, генерирани от високоскоростното въртене.

5. Потенциал за олекотяване и пестене на енергия

В сравнение с традиционните топлоустойчиви стомани, някои високотемпературни сплави (като сплави на основата на никел и титаниево-алуминиеви сплави) имат по-ниска плътност при същите високотемпературни характеристики, което допринася за олекотяването на оборудването (например, намаляване на структурното тегло и консумацията на енергия в аерокосмическата индустрия).

Поради превъзходната си температурна устойчивост и издръжливост, те могат да намалят честотата на поддръжка на оборудването и разходите за подмяна, като косвено подобряват енергийната ефективност (например, използването на високотемпературни сплавни плочи в котлите на електроцентрали може да увеличи температурите на горене и ефективността на производството на енергия).