Τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας είναι μια κατηγορία μεταλλικών υλικών με βάση το σίδηρο, το νικέλιο και το κοβάλτιο που μπορούν να λειτουργήσουν για παρατεταμένες περιόδους σε θερμοκρασίες άνω των 600 βαθμών και κάτω από ορισμένες καταπονήσεις. Παρουσιάζουν έναν συνδυασμό αντοχής σε υψηλή θερμοκρασία, εξαιρετικής αντοχής στην οξείδωση και στη θερμή διάβρωση, καλή απόδοση κόπωσης και ανθεκτικότητα σε θραύση. Αυτά τα υλικά είναι γνωστά στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες ως υπερκράματα. Συνήθως χρησιμοποιούνται σε εξαρτήματα που υπόκεινται σε μακροχρόνια λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες (600-1200 μοίρες) και πολύπλοκες συνθήκες καταπόνησης.
Τα κράματα με βάση το νικέλιο είναι σήμερα τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα κράματα υψηλής θερμοκρασίας, που χρησιμοποιούνται κυρίως σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας, ισχυρά οξέα ή βάσεις και ισχυρά οξειδωτικά περιβάλλοντα. Η ανάπτυξη και η χρήση τους ξεκίνησε στα τέλη της δεκαετίας του 1930, λόγω της εμφάνισης αεριωθούμενων αεροσκαφών, τα οποία έθεταν υψηλότερες απαιτήσεις στην απόδοση των κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας.
Ανά απόδοση ταξινομούνται ως εξής:
Ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα με βάση το νικέλιο:Τα κύρια κράματα είναι ο χαλκός, το χρώμιο και το μολυβδαίνιο. Προσφέρουν εξαιρετικές συνολικές ιδιότητες και είναι ανθεκτικά σε διάφορες όξινες διάβρωση και διάβρωση λόγω καταπόνησης. Τα κυριότερα ανθεκτικά στη διάβρωση κράματα με βάση το νικέλιο περιλαμβάνουν κράματα νικελίου-χαλκού (Ni-Cu) (Monel), κράματα νικελίου-χρωμίου (Ni-Cr) (κράματα ανθεκτικά στη θερμότητα με βάση το νικέλιο, συμπεριλαμβανομένης της σειράς Incoloy και Inconel), κράματα νικελίου-μολυβδαινίου (Σειρά Ni-Moloys) κράματα νικελίου-χρωμίου-μολυβδαινίου (Ni-Cr-Mo) (κυρίως η σειρά Hastelloy C). Το καθαρό νικέλιο είναι επίσης τυπικός εκπρόσωπος των ανθεκτικών στη διάβρωση κραμάτων με βάση το νικέλιο.
Κράματα ανθεκτικά στη φθορά με βάση το νικέλιο:Τα κύρια στοιχεία κραμάτων είναι το χρώμιο, το μολυβδαίνιο και το βολφράμιο, με μικρές ποσότητες νιοβίου, τανταλίου και ινδίου. Εκτός από την αντοχή στη φθορά, προσφέρουν επίσης εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση, αντοχή στη διάβρωση και συγκολλησιμότητα.
Κράματα ακριβείας με βάση το νικέλιο:Αυτά περιλαμβάνουν μαλακά μαγνητικά κράματα με βάση το νικέλιο, κράματα αντίστασης ακριβείας με βάση το νικέλιο και ηλεκτρικά κράματα θέρμανσης με βάση το νικέλιο. Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο μαλακό μαγνητικό κράμα είναι το Permalloy, το οποίο περιέχει περίπου 80% νικέλιο. Έχει υψηλές μέγιστες και αρχικές διαπερατότητες και χαμηλή καταναγκασμό, καθιστώντας το σημαντικό υλικό πυρήνα στη βιομηχανία ηλεκτρονικών. Τα κράματα αντοχής ακριβείας με βάση το νικέλιο, που αποτελούνται κυρίως από χρώμιο, αλουμίνιο και χαλκό, προσφέρουν υψηλή ειδική αντίσταση, χαμηλό συντελεστή ειδικής θερμοκρασίας και εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, καθιστώντας τα ιδανικά για αντιστάσεις. Τα ηλεκτρικά κράματα θέρμανσης με βάση το νικέλιο είναι κράματα νικελίου που περιέχουν 20% χρώμιο. Παρουσιάζουν εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση και μπορούν να λειτουργήσουν για παρατεταμένες περιόδους σε θερμοκρασίες μεταξύ 1000 και 1100 μοιρών.
Κράματα μνήμης σχήματος με βάση το νικέλιο:Τα κράματα νικελίου που περιέχουν 50% τιτάνιο (at%) έχουν θερμοκρασία ανάκτησης 70 βαθμών και παρουσιάζουν εξαιρετικές ιδιότητες μνήμης σχήματος. Μεταβάλλοντας ελαφρά την αναλογία νικελίου-τιτανίου, η θερμοκρασία ανάκτησης μπορεί να ρυθμιστεί σε μια περιοχή από 30 βαθμούς έως 100 βαθμούς.
