经过处理的高温合金具有前所未有的耐热性

爱达荷国家实验室的研究人员发现了如何使“超级合金”更加超级，并将其使用寿命延长数千小时。这一发现可以提高发电机和核反应堆的材料性能。关键是以特定的方式加热和冷却高温合金。通过这种方式，可以在材料中形成微结构，该微结构可以比未处理的对应物承受更长时间的高温。

in材料科学家Subhashish Meher表示，“我们已经想出了一种制造高温合金的方法，这种合金可以更好地抵抗与热相关的故障。这在发电机和其他地方很有用。”他是一篇描述这项研究的新科学进展的论文的第一作者。

合金是两种或两种以上金属元素的组合。由于向基底金属中添加了痕量的钴、钌、铼或其他元素，超级合金具有非常强的性能和其他显著改善的性能。重要的是知道如何制造改进的超级合金，以使金属混合物更好地用于特定目的。

INL科学家一直在研究镍基高温合金。由于这些超级合金可以承受高温和极端的机械力，因此可以用于发电涡轮机和高温核反应堆部件。之前的研究表明，如果将高温合金的材料结构以某种方式从很小的尺寸重复到很大的形状，比如盒中盒，可以提高性能。

这就是所谓的层状微结构。在超级合金中，它由带有沉淀物的金属基体组成，其中混合物的成分不同于金属的其余部分。沉积物中还嵌有更细的颗粒，其成分与沉积物外部的基质相同——在概念上类似于一个嵌套的盒子。

我和他的合作者研究了这些沉淀物是如何在高温合金中形成的。他们还研究了这种结构如何承受热量和其他处理。

他们发现，通过正确的加热和冷却公式，他们可以使沉淀物比其他情况下的沉淀物大两倍或更多倍，从而产生所需的微观结构。当遭受极热时，这些较大的沉积物持续时间更长。此外，计算机模拟研究表明，该高温合金可抵抗热致失效20，000小时，而一般为3，000小时。

一个应用可以是发电机，它持续的时间更长，因为它们构造的超级合金会更强。更重要的是，INL的科学家们现在可以提出一个可以应用于其他高温合金的计划。因此，有可能调整超级合金的强度、耐热性或其它性质，以增强它们在特定应用中的用途。

“我们现在能够更好地调用属性和改善材料属性，”Meher说。

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