うーん、超合金がテクノロジーにとってそれほど重要なのであれば、何か独特の性能を持っているに違いありません！何なの。
残念ながら超合金の定義はここでは少し失敗しています。簡単のために、私がこの記事で「超合金」と言うときは、必ず「ニッケル基超合金」を指していると仮定してください。
ニッケル基超合金は、優れた高温特性を持つ材料を提供する驚異的なミクロ構造を持っていますが、高温特性が優れている（特別なミクロ構造がない）という理由だけで「超合金」と呼ばれる他の合金システムもあります。
この微細構造を説明する前に降伏強度と温度のグラフをお見せしたいと思います。
降伏強度は、エンジニアが使用する最も基本的な強度測定です(詳細な説明が必要な場合は、この資料を参照してください)。
お察しの通り、温度が上がると強度は低下するはずです。熱エネルギーは原子がより速く振動することを意味するので、原子同士がすり抜ける可能性が高くなります。ほとんどの材料では、温度が上がると強度が低下します。
ニッケル基超合金は例外で、グラフで見られるように。温度が上がるにつれて強度が増す「こぶ」がある。これは強度が異常であるため異常降伏強度と呼ばれています。
異常な降伏強さとは、融点の高分率を意味しますが、ニッケル基超合金は、ほとんどの材料よりもはるかに高い強度を持っています。それが高温下で優れている理由です。
ニッケル基超合金は、固有のγ/γ’組織(明らかなγ,γ素数)のために異常な降伏強度を持っています。
ミクロ構造がこのような現象を生む原因は非常に複雑で、材料科学的な背景がなければ理解しにくい。完全な説明は別の記事でご紹介します。大学で習ったことがないのでがっかりしています今では知らない言葉を使って欲しいのであれば異常な降伏強さは部分的な転位交差スライドロックのためです。
ガンマとガンマソームとは何ですか。
ガンマはギリシャ文字の3番目の文字、γ。これは、どのような理由であれ、歴史的にはFCC段階のアルファベットを指してきた。γは、鋼中のオーステナイトを指すためにも使用されます(オーステナイトはFCCであるため)。
FCCは「面心立方」という意味で、最も一般的で安定した結晶構造の1つです。FCC結晶がどのような形をしているかを理解するために、それぞれの角と各面に原子がある立方体を想像してみてください。それがFCCだ！
γ’はL12構造を有する金属間化合物である。これはFCCの秩序だった取り決めである。
γ’の表面にはNi原子があり、角には別の種類の原子がある。通常、もう一つの原子はAlである。
γとγ′の違いを説明するために、75% Ni、25% Alの混合物を見てみましょう。
γは接触分解代替溶液である。これまで見てきたように、純Niは通常のFCCとなります。一方、AlはNiに溶解していてもよい。25%アルミニウムがニッケルに溶けると仮定すると、左の画像のようなものが得られます。Ni原子の4分の1はランダムにAlで置換されます（原子の4分の1がAlであることを確認するためにどのように原子を計算したのかわからない場合は、この文書をお読みになることをお勧めします）。
γ」では、構造は秩序性を持つ。Al原子は常に隅に座っているが、Niは顔に座っている。γ'にも置き換えがあります。Niがコーナーに行くのを妨げる規則はあまりありませんが、右側の画像は優先状態を示しています。原子がこのように配列する傾向がある場合、位相はL12である。選好がなければ、位相はFCCに過ぎません。
転位を説明しないとガンマのことを説明するのは難しいが、できる限りのことをする。γとγ’の結合は、γは強靭であり、硬いγ’を結合させるので、優れている。析出相/マトリックス関係により、合金は強度および靭性から利益を得る。
この強化は沈殿強化と呼ばれ、ほとんどの高級合金によく見られます。
また、γ'はコヒーレントであるので特殊である。
その結果、NiとNi3Alの原子間距離はそれほど大きくないことが分かった。Ni3Alは残りのγ格子よりも1%小さい可能性がある。その結果、γ′とγの間のインタフェースがつながった。インコヒーレント沈降ではそうではありません（より一般的です）。
原子の列が別の列をすり抜けなければならないと想像すると、γとγ'の間の結合界面がそれを可能にします。これがγ′沈殿物を他のほとんどの沈殿物よりも強靭にする理由である。格子歪みが存在するため、原子間の滑りは容易ではないが、可能である。
インコヒーレント析出物の場合、マトリックスと析出物との間の差異は突然変異である。行列中の原子の列を押す方法はありません。なぜなら、それらは沈殿物に結びつかないからです。原子の列を押し込むだけの力があれば、材料にひびが入る可能性がある。
超合金は析出強化のほか、固溶強化のおかげである。この強化はすべての合金に存在しますが、商業用超合金には十数種の元素が含まれている可能性があるほど発達している超合金では特に注目に値します。
