Korszerű fémek
Korszerű fémek
A fémek atomjai általában kristályszerkezetet alkotnak, szorosan illeszkednek egymáshoz, és igyekeznek síkokba rendeződni. Egy fém sokféle mechanikai tulajdonságát az határozza meg, hogy atomjai hogyan rendeződnek kristályszerkezetbe. Épp ezért más fématomok bekerülése (ötvözés vagy szennyezés) megváltoztathatja a kristályszerkezetet és ezzel a fém különböző mechanikai tulajdonságait is. E tulajdonságok kialakításában nagy szerepet játszanak a kristályszerkezet hibái is, ezek erősen befolyásolhatják a keménységet, a magas hőmérsékleten való viselkedést stb. Hagyományosan ismert pl., hogy egy hőkezeléssel hibamentesített vörösréz rúd tésztaszerűen lágyul, s a megmunkálás során keletkező kristályhibák teszik ismét keménnyé.
A korszerű fémek legfőbb felhasználója napjainkban a jármű-, ezen belül is a repülőgépipar (könnyűség, szilárdság, magas hőmérséklettűrés). A korszerű gázturbinás hajtóművek rendkívüli anyagokat igényelnek: egyszerre lép fel magas hőmérséklet, erőteljes rezgés, nagy mechanikus terhelés és korrozív gázok hatása. Az elindulás és leállás ciklikusan fárasztja az anyagokat. A korszerű gázturbinák fejlődésének ütemét ezért alapvetően a korszerű anyagok fejlődése szabta meg.
Fontos új anyagok az ún. szuperötvözetek, amelyek atomjai két vagy több meghatározott fázisban, elrendezéstípusban helyezkednek el, s e fázisok nagyon nehezen mozdulnak el egymáshoz képest. Ez azt jelenti, hogy a szuperötvözet ellenáll a deformációnak, keményebb a hagyományos ötvözeteknél. A nikkel-alumínium és a kobalt-alumínium szuperötvözetek a legelterjedtebbek; az utóbbiak nagy előnye, hogy szinte olvadáspontjukig megőrzik mechanikai szilárdságukat, mert kristályszemcséik határain hőálló fémkarbidok hálózata alakul ki.
A gyártási eljárások közül a legkorszerűbbek azok, amelyek szintén a kristályszerkezet befolyásolásával javítják az anyag mechanikai tulajdonságait. Ilyen eljárás az irányított megszilárdítás; ennek során a fémet úgy hűtik le, hogy benne a kristályok hosszú oszlopok formájában, a terhelés irányában alakulnak ki. Megfelelő módszerekkel az is elérhető, hogy az anyag egyetlen kristályból álljon, ami tovább növeli a szilárdságot.
A korszerű fémek alkalmazásainál fontos szerepet játszanak a porkohászati eljárások, amikor a munkadarabot előzetesen előállított, megfelelő tulajdonságú finom porból vagy porokból készítik el. Ilyen eljárással készíthetők pl. szuperképlékeny anyagok, amelyek egyetlen lépésben alakíthatók végleges formájukra. A porkohászati eljárások lehetővé teszik az ún. mechanikai ötvözés alkalmazását, amikor nagy mennyiségű anyagban nagyon egyenletesen lehet nagyon kis mennyiségű ötvözőanyagot eloszlatni. Mivel kialakítása parányi szemcsékből történik, az anyag kémiailag és mikroszerkezetében egyenletes, és utólagos hőkezeléssel különféle szerkezetekbe kristályosítható úgy, hogy szemcséi még finomabbak és egyenletesebbek legyenek. Ugyancsak porkohászati eljárásokkal dolgozhatók fel a gyors megszilárdításos eljárásokkal készült ötvözetporok, amelyeknek sok érdekes tulajdonságuk van, pl. egy bizonyos gyorshűtött alumíniumötvözet rendkívül korrózióálló és helyettesítheti a korábban alkalmazott titánötvözeteket.
A gyors megszilárdítás a lényege az ún. lézerzománcozásnak, amikor a munkadarab felszínét nagy teljesítménysűrűségű lézernyalábbal nagyon kis mélységben megolvasztják, s ezt a vékony megolvadt réteget az alatta lévő hideg anyag rendkívüli sebességgel lehűti. Ilyen réteg a munkadarab felületén előötvözött fémpor lézeres átolvasztásával is kialakítható.
