Le superleghe sono una classe di materiali che presentano proprietà eccezionali, come elevata resistenza, resistenza allo scorrimento viscoso e resistenza all'ossidazione, a temperature elevate. Queste proprietà li rendono ideali per l'uso in applicazioni impegnative, come motori a reazione, turbine a gas e motori a razzo.

La microstruttura di una superlega gioca un ruolo cruciale nel determinare le sue proprietà. Le superleghe hanno tipicamente una microstruttura gerarchica, nel senso che sono composte da più livelli di caratteristiche strutturali, ciascuna delle quali contribuisce alle proprietà complessive del materiale.

La microstruttura gerarchica di una superlega può essere suddivisa in tre livelli principali:

1. La macrostruttura è il livello di scala più grande e si riferisce alla disposizione complessiva delle diverse fasi e dei componenti all'interno della lega. Nelle superleghe la macrostruttura è spesso caratterizzata da una distribuzione uniforme di grani fini ed equiassici. Questa microstruttura aiuta a garantire che la lega sia forte e resistente alle fessurazioni.

2. La microstruttura è il livello successivo di dettaglio strutturale e si riferisce alle caratteristiche che possono essere osservate all'interno dei singoli grani. Nelle superleghe la microstruttura è tipicamente caratterizzata dalla presenza di vari tipi di precipitati, che sono piccole particelle di una seconda fase che si sono formate all'interno della lega. Questi precipitati aiutano a rafforzare la lega e a migliorarne la resistenza al creep.

3. La nanomicrostruttura è il livello più fine di dettaglio strutturale e si riferisce alle caratteristiche che possono essere osservate su scala atomica. Nelle superleghe, la nanomicrostruttura è tipicamente caratterizzata dalla presenza di vari tipi di difetti, come dislocazioni e posti vacanti. Questi difetti aiutano a migliorare la resistenza e la duttilità della lega.

La microstruttura gerarchica di una superlega è il risultato di un processo produttivo attentamente controllato. Questo processo prevede la fusione degli ingredienti della lega insieme, il trattamento termico della lega per formare le fasi e i componenti desiderati, quindi la lavorazione a caldo e a freddo della lega per ottenere la microstruttura desiderata.

Controllando attentamente il processo di produzione, è possibile produrre superleghe con le proprietà desiderate per un'ampia gamma di applicazioni. Questi materiali svolgono un ruolo vitale nella tecnologia moderna e continuano a essere sviluppati e migliorati per soddisfare le richieste sempre crescenti di applicazioni ad alte prestazioni.