In den anspruchsvollsten Bereichen von Flugzeugtriebwerken und Gasturbinen sind Nickel-basierte Superlegierungen unersetzliche Werkstoffe. Ein Beispiel hierfür ist die Nickel-basierte Hochtemperaturlegierung K465 – sie hält extremen Temperaturen von 1050 °C stand und wird langfristig in Turbinenleitschaufeln eingesetzt. Diese Komponenten müssen ihre strukturelle Integrität und Leistungsstabilität auch bei dauerhaft hohen Temperaturen und enormer Belastung bewahren – Anforderungen, die Nickel-basierte Superlegierungen dank ihrer einzigartigen Eigenschaften perfekt erfüllen.
Nickelbasierte Superlegierungen sind Hochleistungswerkstoffe, die aus einer Nickelmatrix (typischerweise über 50 % Nickelanteil) bestehen, die mit mehreren Elementen legiert ist. Sie behalten ihre außergewöhnlichen Eigenschaften auch in extremen Umgebungen mit Temperaturen über 600 °C und stellen die am weitesten verbreitete und höchste Hochtemperaturfestigkeitskategorie innerhalb der Superlegierungsfamilie dar. Basierend auf den Verstärkungsmechanismen werden nickelbasierte Superlegierungen hauptsächlich in lösungsgehärtete und ausscheidungsgehärtete Typen eingeteilt.
Die Zusammensetzung von Nickel-basierten Superlegierungen wird sorgfältig entwickelt und enthält typischerweise Elemente wie Nickel, Chrom, Kobalt, Wolfram, Molybdän, Aluminium und Titan . Beispielsweise enthält die Legierung Inconel 617 etwa 20 % Chrom und 50 % Nickel, während die Legierung K465 aus 9,5–11 % Wolfram und 5,1–6 % Aluminium besteht. Chrom sorgt vor allem für Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit, Aluminium und Titan bilden härtende Phasen, und Elemente wie Wolfram und Molybdän tragen zur Mischkristallverfestigung bei. Nickelrecyclingunternehmen achten auf den Nickelgehalt in Nickel-basierten Superlegierungen.
Das Unternehmen DONGSHENG Precious Metal Recycling bietet für das Recycling von Hochtemperaturlegierungen auf Nickelbasis deutlich höhere Preise als die allgemeinen Preise für Hochtemperaturlegierungen.
Nickelbasierte Superlegierungen zeichnen sich durch außergewöhnliche Leistung aus, insbesondere in Hochtemperaturumgebungen. Sie verfügen über eine hervorragende Hochtemperaturfestigkeit und behalten ihre strukturelle Stabilität und mechanischen Eigenschaften im Temperaturbereich von 700 °C bis 1100 °C. Beispielsweise erreicht Inconel 617B nach 100.000 Stunden eine Kriechfestigkeit von 120 MPa bei 700 °C. Darüber hinaus bieten diese Legierungen neben einer ausgezeichneten Kriechfestigkeit auch eine hervorragende Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit.
Nickelbasierte Superlegierungen werden häufig in kritischen Luft- und Raumfahrtkomponenten wie Turbinenschaufeln, Leitschaufeln, Turbinenscheiben und Brennkammern eingesetzt. In der Stromerzeugung werden sie in überkritischen Kesseln mit 700 °C, einschließlich Überhitzern und Nacherhitzern, mit Güten wie Inconel 617 und Haynes 230 eingesetzt. Die Preise für nickelbasierte Superlegierungen liegen je nach Anwendungsanforderungen, Zusammensetzung und Form zwischen mehreren zehn und mehreren hundert Dollar pro Kilogramm. Auch die Recyclingpreise für diese Legierungen übersteigen die von herkömmlichen Legierungen.
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