Lämmönkestävä metalliseos, joka tunnetaan myös nimellä superseos, on erittäin tärkeä teollisuuden osastoille ja sovellusteknologian aloille korkeissa lämpötiloissa.
Yleisesti ottaen mitä korkeampi metallimateriaalien sulamispiste on, sitä korkeampaa lämpötilarajaa voidaan käyttää. Tämä johtuu siitä, että lämpötilan noustessa metallimateriaalien mekaaniset ominaisuudet heikkenevät merkittävästi ja hapetuskorroosion trendi kasvaa vastaavasti. Siksi yleiset metallimateriaalit voivat toimia vain 500 astetta ~ 600 astetta pitkään. Metallia, joka voi toimia korkeassa yli 700 asteen lämpötilassa, kutsutaan yleisesti lämmönkestäväksi seokseksi. "Lämmönkestävyys" tarkoittaa, että se pystyy ylläpitämään riittävän lujuuden ja hyvän hapettumiskestävyyden korkeissa lämpötiloissa.
Teräksen hapettumiskestävyyttä voidaan parantaa kahdella tavalla: toinen on lisätä Cr, Si, Al ja muita seosaineita teräkseen tai suorittaa Cr, Si, Al-seoskäsittely teräksen pinnalle. Ne voivat nopeasti muodostaa tiheän oksidikalvon hapettavassa ilmakehässä ja kiinnittyä lujasti teräksen pintaan, mikä estää tehokkaasti hapettumisen jatkumisen. Toinen on korkean sulamispisteen oksidi-, karbidi-, nitridi- ja muiden korkeita lämpötiloja kestävien pinnoitteiden muodostaminen teräksen pinnalle eri menetelmin.
On monia tapoja parantaa teräksen lujuutta korkeissa lämpötiloissa. Rakenteen ja ominaisuuden kemiallisesta näkökulmasta on olemassa karkeasti kaksi päämenetelmää:
Yksi on lisätä atomien välistä sidosvoimaa teräksessä korkeissa lämpötiloissa. On huomautettava, että metallien sidoslujuus liittyy pääasiassa pariutumattomien elektronien määrään atomeissa. Jaksotaulukosta alkuaineen VI B metallisidos on vahvin samalla jaksolla. Siksi Cr-, Mo-, W-atomien lisäämisellä teräkseen on paras vaikutus.
Toinen on lisätä elementtejä, jotka voivat muodostaa erilaisia karbideja tai metallien välisiä yhdisteitä teräsmatriisin vahvistamiseksi. Useista siirtymämetalleista ja hiiliatomeista syntyvät karbidit kuuluvat interstitiaalisiin yhdisteisiin. Ne lisäävät kovalenttisia sidoskomponentteja metallisidosten perusteella, joten niillä on suuri kovuus ja korkea sulamispiste. Esimerkiksi W:n, Mo:n, V:n, Nb:n lisääminen voi tuottaa WC-, W2C-, MoC-, Mo2C-, VC-, NbC- ja muita karbideja, mikä lisää teräksen lujuutta korkeissa lämpötiloissa.
Rautapohjaisten lämmönkestävien metalliseosten lisäksi nikkelipohjaisia, molybdeenipohjaisia, niobiumipohjaisia ja volframipohjaisia lämmönkestäviä seoksia voidaan valmistaa myös seosmenetelmällä. Niillä on hyvät mekaaniset ominaisuudet ja kemiallinen stabiilisuus korkeissa lämpötiloissa. Niistä nikkelipohjainen metalliseos on paras superlämmönkestävä metallimateriaali, ja rakenteen matriisi on Ni? Cr? Co- ja Ni3Al-metalliyhdisteen kiinteää liuosta voidaan käyttää 1000-1100 asteen lämpötilassa käsittelyn jälkeen.
