Magas hőmérsékletű nikkel -ötvözetek

A nikkel a Föld ötödik leggyakoribb eleme, de a múlt századig a bányászat és a finomítás nehézsége miatt korlátozott volt kereskedelmi felhasználása. A sugárhajtású motorok fejlesztése fontos katalizátor volt a nikkel-alapú ötvözetek fejlesztéséhez, amelyek magas hőmérsékleten képesek fenntartani a nagy szilárdságot.

A nikkel olvadáspontja 1453 Celsius fok, amely sokkal magasabb, mint a fémek, mint például a réz (1084 Celsius fok) és az alumínium (660 Celsius fok), de jóval alacsonyabb, mint a fémek, mint például a volfrám (3400 Celsius fok). A magas hőmérsékleti teljesítmény azonban nemcsak a fém olvadási pontjáról szól, különben a vas (1150 Celsius fok) vagy az acél (1400 Celsius fok) szélesebb körben használják. A nikkel- és nikkel -ötvözetek másik tulajdonsága az, hogy képesek egy vastag és stabil passzív oxidréteget képezni, amely melegítve védi őket a további korróziótól, ami lehetővé teszi számukra, hogy magas hőmérsékleten működjenek. Ez az oxidréteg akár több mikron vastag lehet, a fém hőmérsékletétől és környezetétől függően. A nikkel -ötvözetek szintén ellenállnak a karburizációnak, azaz a szén jelenléte magas hőmérsékleten, például a gázok repedése során különféle kémiai feldolgozási vagy finomítási műveletek során.

Erősítő mechanizmusok
A specifikus ötvözettől függően annak magas hőmérsékletű szilárdságát szilárd oldat erősítésével vagy csapadék erősítésével tartja fenn. A szilárd oldat megerősítésének mechanizmusa az ötvöző elemek atomjainak hozzáadása a nikkel kristályrácsához. A kristályszerkezetnek ez a perturbációja megnehezíti a deformációt azáltal, hogy lassítja vagy megakadályozza a "diszlokációk" mozgását. Az olyan elemeket, mint a molibdén, hozzáadjuk az Inconel 625 -hez (Alloy 625, UNS N06625, 2,4856) az erő növelése érdekében.

A csapadék erősítésében kis mennyiségű niobium, titán és alumínium kombinálódik a nikkeldel, hogy intermetalli csapadékot képezzenek. Ezek a csapadékok a végső hőkezelés során képződnek, más néven öregedés. Ezek a csapadékok lassítják a kristályszerkezetben a diszlokációk mozgását is, ami növeli az erőt és a keménységet. Magasabb hőmérsékleten ez a mechanizmus csökkenti a kúszás valószínűségét is, amelyet jól használnak a repülőgép -alkalmazásokban. Nickel alloys that utilize precipitation strengthening include Inconel 718 (Alloy 718, UNS N07718, 2.4668), Inconel 725 (Alloy 725, UNS N07725), Incoloy 925 (Alloy 925, UNS N09925), and Monel K-500 (Alloy K-500, UNS N05500, 2.4375).

Az olyan ötvözetek, mint például az Inconel 718 és az Inconel 625, mechanikai tulajdonságaik nagy részét 650 Celsius fokig (1200 fok Fahrenheit) hőmérsékleten tartják, de szelektíven használhatók 1000 Celsius fokos hőmérsékleten (1800 fokos Fahrenheit).

Mivel a nikkel -ötvözetek sok más fémkel könnyen, javíthatja a korrózióállóságot és más fizikai tulajdonságokat az erőn kívül. A króm és a molibdén gyakran hozzáadódik a korrózió és az oxidációs rezisztencia fokozása érdekében, különös tekintettel a molibdénre, hogy javítsák a pontozás ellenállását. A rézt az Incoloy 825 ötvözetben is használják, hogy javítsák a savak, például a kénsav, a foszfor és a sósavak redukciós ellenállását.