Aliaje de nichel de temperatură ridicată

Nichelul este al cincilea element cel mai frecvent de pe Pământ, dar până în secolul trecut, utilizarea sa comercială a fost limitată din cauza dificultății de minieră și rafinare. Dezvoltarea motoarelor cu jet a fost un catalizator important pentru dezvoltarea de aliaje pe bază de nichel, care sunt capabile să mențină o rezistență ridicată la temperaturi ridicate.

Nichelul are un punct de topire de 1453 grade Celsius, care este mult mai mare decât metalele precum cuprul (1084 grade Celsius) și aluminiul (660 grade Celsius), dar mult mai mic decât metalele precum tungstenul (3400 grade Celsius). Cu toate acestea, performanța la temperatură ridicată nu se referă doar la punctul de topire al metalului, altfel fierul (1150 grade Celsius) sau oțelul (1400 grade Celsius) ar fi mai utilizat. O altă proprietate a aliajelor de nichel și nichel este capacitatea lor de a forma un strat de oxid pasiv gros și stabil atunci când este încălzit, ceea ce îi protejează de coroziunea ulterioară, ceea ce le permite să funcționeze la temperaturi ridicate. Acest strat de oxid poate avea o grosime de până la mai mulți microni, în funcție de temperatura și mediul la care este expus metalul. Aliajele de nichel sunt, de asemenea, rezistente la carburizare, care este prezența carbonului la temperaturi ridicate, cum ar fi în timpul fisurării gazelor în diferite operații de procesare chimică sau de rafinare.

Mecanisme de întărire
În funcție de aliajul specific, rezistența sa la temperatură ridicată este menținută prin consolidarea soluției solide sau întărirea precipitațiilor. Mecanismul de întărire a soluției solide este adăugarea de atomi de elemente de aliere la rețeaua de cristal a nichelului. Această perturbare a structurii cristalului face deformarea mai dificilă prin încetinirea sau prevenirea mișcării „luxațiilor”. Elemente precum molibdenul sunt adăugate la Inconel 625 (Aliaj 625, UNS N06625, 2.4856) pentru a crește rezistența.

În consolidarea precipitațiilor, cantități mici de niobiu, titan și aluminiu sunt combinate cu nichel pentru a forma precipitații intermetalice. Aceste precipitate se formează în timpul tratamentului termic final, cunoscut și sub numele de îmbătrânire. Aceste precipitații încetinesc, de asemenea, mișcarea luxațiilor în structura cristalului, ceea ce crește rezistența și duritatea. La temperaturi mai ridicate, acest mecanism reduce, de asemenea, probabilitatea de fluaj, care este bine utilizată în aplicațiile aerospațiale. Aliajele de nichel care utilizează consolidarea precipitațiilor includ Inconel 718 (Alloy 718, UNS N07718, 2.4668), Incoloy 725 (Aliaj 725, UNS N07725), Incoloy 925 (Aliaj 925, UNS N09925) și Monel K -500 (Alloy K {{{12} {Unborat {Unfis N05500, 2.4375).

Aliaje precum Inconel 718 și Inconel 625 își păstrează majoritatea proprietăților mecanice la temperaturi de până la 650 de grade Celsius (1200 grade Fahrenheit), dar pot fi utilizate selectiv la temperaturi care se apropie de 1000 de grade Celsius (1800 grade Fahrenheit).

Deoarece aliajele de nichel ușor cu multe alte metale, poate îmbunătăți rezistența la coroziune și alte proprietăți fizice, pe lângă rezistență. Cromul și molibdenul sunt adesea adăugate pentru a spori coroziunea și rezistența la oxidare, molibdenul, în special, fiind considerat pentru a îmbunătăți rezistența la pitting. Cuprul este, de asemenea, utilizat în aliaj Incoloy 825 pentru a -și spori rezistența la reducerea acizilor, cum ar fi acizii sulfurici, fosforici și clorhidrați.