سوپر آلیاژ نوع خاصی از آلیاژ است که دارای برخی خواص مشخصه مانند استحکام مکانیکی بالا، مقاومت در برابر خزش، پایداری سطح عالی، مقاوم در برابر خوردگی می باشد. استحکام در دمای بالا به دلیل محلول جامد و رسوب سختی است. این امر استفاده از آن را در کاربردهای هوافضا مانند ساخت موتورهای توربین مناسب می کند. به عنوان مثال می‌توان آلیاژهای Hastelloy، Inconel، Waspaloy، Rene، Incoloy، و آلیاژهای تک کریستال را نام برد.
سوپر آلیاژها به دلیل تقاضای زیاد در صنایع مختلف و خواص منحصر به فرد آن در دمای بالا از اهمیت بالایی برخوردار هستند. سوپر آلیاژها را می‌توان در معرض دمای بالا قرار داد، به ویژه، می‌توان از آن در بیش از 0.7 دمای ذوب مطلق استفاده کرد و همچنین در برابر خزش و اکسیداسیون مقاوم است. به طور کلی سوپر آلیاژها بر پایه آهن، کبالت، تیتانیوم، نیکل هستند. این یک تعادل دو فازی از ریزساختار دو فازی متشکل از گاما و گاما پرایم را ایجاد کرد. گاما پرایم عمدتاً سبب استحکام دمایی بالا و مقاومت در برابر خزش و اکسیداسیون می‌شوند.
سوپرآلیاژها به دلیل خواصی که دارند به طور گسترده در صنایع هوافضا و به طور کلی برای توربین‌های گازی و ژنراتورهای برق استفاده می شوند. همواره برای موتورهای توربین گاز صنعتی نیاز به راندمان، عملکرد و کاهش هزینه بیشتر وجود داشته است. این به طور طبیعی مستلزم استفاده گسترده از مواد با قابلیت استحکام بالا و دمای بالا است که انتخابی جز سوپرآلیاژها وجود ندارد. برای ارضای چنین الزاماتی، سوپرآلیاژها باید قابلیت جوشکاری را به نحو رضایت‌بخشی داشته باشند
بسیاری از آلیاژهای رقیق‌تر پایه نیکل به آسانی با استفاده از فرآیندهای GTA معمولی قابل جوشکاری هستند، با این حال، مواد با استحکام بالا، مستعد ایجاد منطقه متاثر از گرما و تشکیل نقص ترک‌خوردگی در پیر کرنشی هستند. تعدادی از عوامل بر تمایل به عیوب تأثیر می‌گذارند: ترکیب (میزان آلومینیوم و تیتانیوم)، اندازه دانه، عملیات حرارتی قبل و بعد از جوشکاری و همچنین خود فرآیند جوشکاری (کنترل حرارت ورودی و سرعت پیشروی). شناسایی پارامترهای فرآیند هنوز تا حد زیادی تجربی است و درک کامل‌تر فرآیندهای پیوستن به توسعه و کاربرد تکنیک‌های مدل‌سازی عددی پیچیده‌تر بستگی دارد.
1- جوشکاری پرتو الکترونی
جوشکاری با پرتو الکترونی (EBW) نوعی فرآیند جوشکاری ذوبی است. در این، پرتوی از الکترون‌ها با سرعت بسیار بالا ایجاد می‌شود تا به درزدو قطعه فلزی که قرار است جوشکاری شوند، برخورد کند. انرژی جنبشی بالای الکترون‌ها با برخورد به ناحیه جوش به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود. این گرما در ذوب هر دو فلز استفاده می‌شود و اتصال جوشی را تشکیل می دهد. این فرایند معمولاً در شرایط خلاء انجام می شود تا از آلودگی و اتلاف پرتو الکترونی جلوگیری شود.
صنایع حساس، به جوش‌های بدون عیب و دقت بالا نیاز دارد. برای چنین تقاضاهای بالایی، EBW به بهترین روش است که چندین مزیت از جمله پرتوهای الکترون با چگالی بالا برای نفوذ باریک‌تر و عمیق‌تر برای جوش بدون اعوجاج فراهم می‌کند. همچنین ما می‌توان انواع مختلفی از مواد مانند تیتانیوم و آلیاژهای با استحکام بالا را که معمولاً در موتورهای هوایی استفاده می‌شوند، جوشکاری کنیم.
2- جوشکاری پرتو لیزر
جوشکاری پرتو لیزر یک فرآیند ذوبی جوشکاری است که در آن مواد با استفاده از لیزر به یکدیگر متصل می شوند. لیزرهای با شدت بالا برای جوشکاری معمولاً جهت اتصال مواد با نقطه ذوب بالایی مانند سوپرآلیاژها استفاده می‌شوند. پرتوهای لیزر در سیستم ها روی مواد متمرکز شده و انرژی کافی برای ذوب مواد و پر کردن درز را دارند. این فرآیند بسیار مفید است زیرا می توان آن را به راحتی با ماشین آلات روباتیک خودکار کرد.
چگالی توان بسیار بالا، به ترتیب 1MW/cm مربع است. به همین دلیل HAZ کمتر است و سرعت خنک شدن زیاد است. با توجه به تمرکز این طراحی و مکان یابی پرتو نور متمرکز می‌تواند خودکار باشد و به طور کلی از CAM برای کنترل حرکات استفاده می‌شود.
با توجه به آنچه گفته شد بدیهی است که جوشکاری سوپرآلیاژ چهره جدیدی به فناوری جوش داده است. خواص و مزایای مختلف آنها چیزی است که ما در چشم انداز آینده خود به آن نیاز داریم، مانند هوافضا، هوانوردی، اتومبیل، توربین و غیره. اگرچه آنها به دلیل تکنولوژی موجود و تصویر آنها در دنیای امروز دارای محدودیت هایی هستند، اما به راحتی می توان بر آن غلبه کرد.
