سوپرآلیاژ، آلیاژی است که توانایی کار در نقاط نزدیک به نقطه ذوب خود را دارد. فلزات پایه سوپرآلیاژها، نیکل، کبالت و آهن است و عناصر دیگر نظیر: مولیبدن، تنگستن، آلومینیم، تیتانیوم، زیرکونیوم، وانادیوم، کربن، بور، تانتالیوم و ... به این فلزات پایه اضافه میشود. سوپرآلیاژها یا ابرآلیاژها استحکام زیادی در دماهای بالا دارند و در برابر خزش، خوردگی و اکسایش مقاوم هستند.
سوپرآلیاژها علاوه بردسته بندی فلز ماتریس دارای نام و خانواده تجاری هستند که مطرح ترین آنها به شرح زیر میباشند:
 

نیکل	مونل	اینکونل	اینکولوی	هستلوی	نایمونیک	یودیمت	استلایت	سایر
نیکل 200 نیکل 201 نیکل 205	مونل 400 مونل K500	اینکونل 600 اینکونل 601 اینکونل 617 اینکونل 625 اینکونل 686 اینکونل 690 اینکونل 713 اینکونل 718 اینکونل 725 اینکونل 738 اینکونل 792 اینکونل X-750	اینکولوی 800 اینکولوی 801 اینکولوی 802 اینکولوی 803 اینکولوی 807 اینکولوی 825 اینکولوی 903 اینکولوی 907	هستلوی B هستلوی B2 هستلوی B3 هستلوی C هستلوی C4 هستلوی C22 هستلوی C276 هستلوی C2000	نایمونیک 75 نایمونیک 80A نایمونیک 90	یودیمت 500 یودیمت 700	استلایت 1 استلایت 4 استلایت 6	A286 N155 FSX 414 GTD 111 GTD 222 X 45 Haynes 25 Haynes 188

برخی از ویژگی های برجسته سوپرآلیاژها:

• استحكام مكانيكي در دماهاي بالا
• مقاومت به خزش عالی
• عمر خستگي بالا
• مقاومت به خوردگی
• مقاومت در برابر اكسيداسيون 
• كاركرد عالي در دماهاي زير صفر
• پايداري فازي و سطحي

کاربردهای سوپرآلیاژها 

 

موتورهای هواپيما	صنایع هوافضا	سيستمهای هسته ای	تجهيزات متالورژی و شکلدهی فلزات
توربين‏ های گاز و بخار	نفت، گاز و پتروشیمی	صنایع شيميايي	تجهيزات كنترل آلودگي
صنایع هوایی	تجهيزات عمليات حرارتي	ابزارها و تجهیزات پزشكي	مبدل‏هاي حرارتي

دسته بندی و بازه عناصر اصلی سوپرآلیاژها

پایه نیکل	پایه کبالت	پایه آهن
نیکل 38 – 76 %   کروم تا 27 % کبالت تا 20 %	کبالت 30 – 65 % نیکل تا 38 %  کروم 19 – 30 %	آهن 32 – 67 % نیکل 9 -38 % کبالت 15 – 22 %

 

ویژگی های سوپرآلیاژها

پایه نیکل	پایه کبالت	پایه آهن
استحکام بالا مقاومت به حرارت بالا  مقاومت به خوردگی بالا قابلیت ماشینکاری خوب ضریب انبساط حرارتی پایین هدایت حرارتی خوب قابلیت شکلدهی و کشش آسان خواص مغناطیسی خوب	نقطه ذوب بالاتر در مقایسه با سوپرآلیاژهای پایه نیکل یا آهن مقاومت بالا در برابر خوردگی گرم در مقایسه با سوپرآلیاژهای پایه نیکل یا آهن مقاومت در برابر خستگی حرارتی و جوش پذیری بالاتر در مقایسه با سوپرآلیاژهای پایه نیکل خواص دما بالا و مقاوم به حرارت (به دلیل وجود تنگستن) مقاومت عالی در برابر اسیدهای نیتریک ، فسفریک و سولفوریک	استحکام بالا در دمای اتاق مقاومت بالا در برابر خزش،  خوردگی و سایش مناسب برای کاربردهای استاتیک در دمای بالا و چقرمگی شکست خوب استحکام خزشی بالا مقاوم در برابر خوردگی تنشی، ناشی از یون‌های کلر و خوردگی حفره‌ای و شیاری مقاومت عالی در برابر خوردگی ، اکسیداسیون و کربوره شدن در دماهای بالا داکتیلیته بالا ، قابلیت شکل‌پذیری و جوشکاری

    

تاثیرو دلیل بکارگیری عناصردر سوپرآلیاژها

 

عنصر	رنج درصد وزنی	هدف
Ni , Co , Fe	50 -70 %	این عناصر فاز γ ماتریس پایه سوپرآلیاژ را تشکیل می دهند. Ni ضروری است زیرا γ' (Ni3Al) را نیز تشکیل می دهد. Fe  و Co نقطه ذوب بالاتری نسبت به Ni دارند و محلول جامد را تقویت می کنند. آهن نیز بسیار ارزانتر از Ni یا Co است.
Cr	5 -20 %	کروم برای مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی لازم است. اکسید محافظ Cr2O3 را تشکیل میدهد.
Al	0.5 -6 %	Al اصلی ترین تشکیل دهنده γ' است. همچنین یک اکسید محافظ Al2O3را تشکیل می دهد که مقاومت اکسیداسیون را در دمای بالاتر از Cr2O3 ایجاد می کند.
Ti	1-4 %	Ti تشکیل دهنده γ' است.
C	0.05-0.2 %	کاربیدهای MC و M23C6 (M= فلز) فاز تقویتی در غیاب γ' هستند.
B , Zr	0 -0.1 %	بور و زیرکونیوم به مرز دانه ها استحکام می بخشند.
Nb	0-5 %	Nb می تواند γ''، فاز تقویت کننده در دماهای پایین تر (زیر 700 درجه سانتی گراد) را تشکیل دهد.
Re,W, Hf, Mo, Ta	1-10 %	فلزات نسوز که به مقدار کم برای تقویت محلول جامد (و تشکیل کاربید) اضافه می شوند. آنها سنگین هستند، اما نقطه ذوب بسیار بالایی دارند.

       

انواع فازها درسوپرآلیاژها و نتایج آنها

 

فاز	هدف
گاما γ	فاز زمینه و ماتریس ، که یک محلول جامد با ساختار بلوری مکعبی وجه پر FCC از عناصر آلیاژی است. هنگام سرد شدن سوپرآلیاژها از حالت مذاب، کاربیدها شروع به تشکیل شدن می‌کنند و در دمای پایینتر فاز گاما ایجاد می‌شود.
گاماپریم 'γ	یک فاز بین فلزی بر پایه نیکل به همراه آلومینیم و تیتانیوم است که ساختار بلوری مکعبی وجه پر FCC دارد . این فاز وظیفه استحکام آلیاژ را بر عهده دارد . عناصر موجود در این فاز نقش بسزایی در پایداری آلیاژ در دمای بالا دارند
گاما زگوند "γ	این فاز جهت افزایش استحکام ابرآلیاژهای پایه نیکل در دمایی پایینتر نسبت به فاز 'γ یعنی دمای کمتر از ۶۵۰درجه سانتی گراد استفاده می‌شود. ساختار بلوری در این فاز،  تتراگونال BCT است.
فازهای کاربید	از این فازها در ابرآلیاژهای پایه نیکل به منظور پایدارسازی ساختار ماده در مقابل تغییر شکل در دماهای بالا استفاده می‌شود. کاربیدها در مرز دانه ها تشکیل می‌شوند و از حرکت مرز دانه‌ها جلوگیری می‌کنند
فازهای صفحه متراکمTCP	به خانواده ای از فازها اطلاق می‌شود که در حالت پیشفرض صفحه متراکم نیستند ولی در اثر مجاورت با بلورهای هگزاگونال HCP متراکم می‌شوند
η , δ , σ , μ , Laves	دیگر فازهایی که در برخی سوپرآلیاژها وجود دارند