经处理的超级合金具有前所未有的耐热性

爱达荷国家实验室的研究人员已经发现如何使“超级合金”更加超级，将使用寿命延长数千小时。该发现可以改善发电机和核反应堆的材料性能。关键是以特定方式加热和冷却高温合金。这在材料内产生了一种微观结构，能够承受比未经处理的对应物长六倍以上的高温。

INL材料科学家Subhashish Meher说：“我们想出了一种制造高温合金的方法，这种方法可以更好地抵抗与热有关的故障。这在发电机和其他地方都很有用。” 他是一篇描述该研究的新科学进展论文的主要作者。

合金是两种或更多种金属元素的组合。由于在基体金属中添加了痕量的钴，钌，铼或其他元素，超合金非常坚固并具有其他显着改善的特性。了解如何构建改进的高温合金对于使金属混合物更好地用于特定目的是重要的。

INL的科学家们一直在研究镍基高温合金。由于这些超级合金可以承受高热和极端的机械力，因此它们可用于发电涡轮机和高温核反应堆部件。先前的研究表明，如果超合金的材料结构以某种方式从非常小的尺寸重复到非常大的形状，例如盒子内的盒子内的盒子，则性能可以得到改善。

这被称为分层微观结构。在超合金中，它由具有沉淀物的金属基质组成，其中混合物的组成与金属的其余部分不同。嵌入沉淀物中的仍然是更细的颗粒，其与沉淀物外部的基质具有相同的组成 - 概念上类似于嵌套盒。

Meher和他的共同作者研究了这些沉淀物是如何在超合金中形成的。他们还研究了这种结构如何经受住加热和其他治疗。

他们发现，采用正确的加热和冷却配方，它们可以使沉淀物比其他情况下的沉淀物大两倍或更多倍，从而产生所需的微观结构。当受到极端高温时，这些较大的沉淀物持续时间更长。此外，计算机模拟研究表明，与正常情况下约3000小时相比，高温合金可以抵抗热诱导失效20,000小时。

一种应用可以是发电机，其持续时间更长，因为它们构造的超合金将更加坚固。更重要的是，INL科学家现在可以提出一种可以应用于其他高温合金的程序。因此，有可能调整超合金的强度，耐热性或其他性能，以增强其在特定应用中的使用。

“我们现在能够更好地拨打房产并改善材料性能，”Meher说。