Stopy niklu o wysokiej temperaturze
Nickel jest piątym najczęstszym elementem na Ziemi, ale do ostatniego wieku jego komercyjne użycie było ograniczone ze względu na trudność wydobycia i rafinacji. Rozwój silników odrzutowych był ważnym katalizatorem rozwoju stopów niklu, które są w stanie utrzymać wysoką wytrzymałość w wysokich temperaturach.
Nikiel ma temperaturę topnienia wynoszącą 1453 stopni Celsjusza, który jest znacznie wyższy niż metale, takie jak miedź (1084 stopni celsjusza) i aluminium (660 stopni celsjusza), ale znacznie niższe niż metale, takie jak wolfram (3400 stopni Celsjusza). Jednak wydajność wysokiej temperatury dotyczy nie tylko temperatury topnienia metalu, w przeciwnym razie żelazo (1150 stopni celsjusza) lub stal (1400 stopni celsjusza) byłoby szerzej stosowane. Kolejną właściwością stopów niklu i niklu jest ich zdolność do tworzenia grubej i stabilnej pasywnej warstwy tlenku po podgrzaniu, co chroni je przed dalszą korozją, co pozwala im działać w wysokich temperaturach. Ta warstwa tlenku może być grubość do kilku mikronów, w zależności od temperatury i środowiska, na które metal jest narażony. Stopy niklu są również odporne na gaźniki, które jest obecnością węgla w wysokich temperaturach, na przykład podczas pękania gazów w różnych operacjach przetwarzania chemicznego lub rafinacji.
Mechanizmy wzmacniające
W zależności od określonego stopu jego wytrzymałość w wysokiej temperaturze utrzymuje się przez wzmacnianie roztworu stałego lub wzmocnienie wytrącania. Mechanizm wzmacniania roztworu stałego jest dodanie atomów elementów stopowych do kryształowej sieci niklu. To zaburzenie struktury krystalicznej utrudnia deformacja poprzez spowolnienie lub zapobieganie ruchom „zwichnięć”. Elementy takie jak molibden są dodawane do Inconel 625 (stop 625, UNS N06625, 2,4856) w celu zwiększenia siły.
W wzmocnieniu opadów niewielkie ilości niobu, tytanu i glinu są łączone z niklem, tworząc wytrąty międzymetaliczne. Te osady powstają podczas końcowego obróbki cieplnej, znanej również jako starzenie się. Te wytrącanie spowalniają również ruch zwichnięć w strukturze krystalicznej, co zwiększa wytrzymałość i wytrzymałość. W wyższych temperaturach mechanizm ten zmniejsza również prawdopodobieństwo pełzania, które jest dobrze wykorzystywane w zastosowaniach lotniczych. Stopy niklu, które wykorzystują wzmocnienie opadów, obejmują Inconel 718 (stop 718, UNS N07718, 2.4668), Inconel 725 (stop 725, UNS n07725), Incoloy 925 (stop 925, N099925) oraz Monel K -500 (Alloy K -500, UNS n05500, N09925) i Monel K { 2.4375).
Stopy, takie jak Inconel 718 i Inconel 625, zachowują większość swoich właściwości mechanicznych w temperaturach do 650 stopni Celsjusza (1200 stopni Fahrenheita), ale można je selektywnie stosować w temperaturach zbliżających się do 1000 stopni Celsjusza (1800 stopni Fahrenheita).
Ponieważ stopy niklu z łatwością z wieloma innymi metali może poprawiać oporność na korozję i inne właściwości fizyczne oprócz siły. Często dodaje się chrom i molibden w celu zwiększenia odporności na korozję i utlenianie, a zwłaszcza Molybdenum uznaje się za poprawę odporności na wżery. Miedź jest również stosowana w stopie Incoloy 825 w celu zwiększenia jego odporności na zmniejszenie kwasów, takich jak kwasy siarkowe, fosforowe i solne.
