Produkte aus Rheniumlegierungen verwenden als Hauptbestandteil das seltene Metall Rhenium. Durch die Bildung von Legierungssystemen mit verschiedenen metallischen oder nicht{1}metallischen Elementen kann die Leistung kontrolliert und angepasst sowie die Lebensdauer verlängert werden. Rhenium selbst besitzt einen extrem hohen Schmelzpunkt (ungefähr 3186 Grad), eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und Kriechfestigkeit. In praktischen Anwendungen stellt Rhenium aus einem einzigen Material jedoch Herausforderungen dar, wie hohe Verarbeitungsschwierigkeiten, hohe Kosten und unzureichende Zähigkeit unter bestimmten Betriebsbedingungen. Daher ist das Legieren zum Hauptansatz zur Optimierung der Gesamtleistung von Materialien auf Rhenium--Basis geworden. Sein Zusammensetzungsdesign bestimmt direkt die mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen, die Korrosionsbeständigkeit und die Bearbeitbarkeit der Produkte.
Rhenium-Wolframlegierungen sind eine typische Kombination von Hochtemperatur-Strukturmaterialien. Der Schmelzpunkt von Wolfram ist nach Rhenium der zweitgrößte. Die Kombination der beiden kann die Hochtemperaturfestigkeit und thermische Stabilität des Materials weiter verbessern und gleichzeitig eine gute Thermoschockbeständigkeit beibehalten. In solchen Legierungen liegt der Rheniumgehalt typischerweise zwischen 10 % und 30 %, wobei Wolfram den Rest ausmacht, der je nach Betriebstemperatur und Lastanforderungen fein-abgestimmt werden kann. Dieses System wird häufig in Raketendüsenauskleidungen, Ultrahochtemperatur-Ofenkomponenten und Wärmeschutzkomponenten von Raumfahrzeugen eingesetzt. Rhenium-Platinlegierungen besitzen sowohl eine hohe-Temperaturstabilität als auch eine hervorragende chemische Inertheit. Der Zusatz von Platin verringert die Sprödigkeit des Rheniums bei der Verarbeitung, verbessert seine Plastizität und Formbarkeit bei Raumtemperatur und verleiht ihm eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Oxidation und Säure-/Laugenkorrosion. Der Rheniumgehalt beträgt typischerweise 5–20 %, wobei Platin den Rest ausmacht, und wird häufig in Hochtemperatur-Thermoelementelementen, korrosionsbeständigen Katalysatorträgern und elektronischen Präzisionskontakten verwendet.
Durch die Einführung von Rhenium in Superlegierungen auf Nickel-- oder Kobaltbasis-können deren Kriechfestigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit erheblich verbessert werden. Die zugesetzte Menge an Rhenium in Legierungen auf Nickelbasis beträgt normalerweise 3–6 %, was die Kornvergröberung und Versetzungsbewegung bei hohen Temperaturen durch die Bildung feiner, verteilter Ausscheidungen hemmt und dadurch die Lebensdauer kritischer Flugzeugtriebwerkskomponenten wie Turbinenschaufeln verlängert.
Darüber hinaus werden auch Rheniumlegierungen mit hochschmelzenden Metallen wie Molybdän, Tantal und Iridium verwendet, hauptsächlich um die Stabilität in bestimmten Umgebungen (wie geschmolzenen Metallen und stark korrosiven Medien) zu verbessern und gleichzeitig hohe Schmelzpunkte und Festigkeit aufrechtzuerhalten. Einige funktionelle Rheniumlegierungen enthalten auch Spuren von Kohlenstoff, Zirkonium oder Seltenerdelementen, um die Kornstruktur und die Grenzflächenbindungsfestigkeit zu optimieren.
Bei der Gestaltung der Zusammensetzung müssen Temperatur, Belastung, korrosive Medien und Verarbeitungseinschränkungen der Zielumgebung umfassend berücksichtigt werden, wobei die Hochtemperaturvorteile von Rhenium genutzt und gleichzeitig Wirtschaftlichkeit und Herstellbarkeit in Einklang gebracht werden müssen. Durch die präzise Kontrolle der Anteile und Verteilung jedes Elements können Rheniumlegierungsprodukte ein Gleichgewicht aus Hochtemperaturfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und langer Lebensdauer in der Luft- und Raumfahrt, Kernenergie, Elektronik und speziellen Metallurgiebereichen erreichen und werden zu unverzichtbaren strategischen Materialien für extreme Betriebsbedingungen.
