Täydellinen nikkelipohjaisten metalliseosten tuntemus
Seosta, joka perustuu nikkeliin ja johon on lisätty muita alkuaineita, kutsutaan nikkeliseokseksi. Nikkelillä on hyvät mekaaniset, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Sopivien elementtien lisääminen voi parantaa sen hapettumiskestävyyttä, korroosionkestävyyttä, lujuutta korkeissa lämpötiloissa ja parantaa tiettyjä fysikaalisia ominaisuuksia. Nikkeliseoksia voidaan käyttää materiaaleina elektroniputkiin, tarkkuusseoksiin (magneettiset seokset, tarkkuusvastuksen metalliseokset, sähkötermiset seokset jne.), nikkelipohjaisiin korkean lämpötilan metalliseoksiin, nikkelipohjaisiin korroosionkestäviin seoksiin ja muotomuistiseoksiin. Nikkeliseoksia käytetään laajalti sellaisilla aloilla kuin energiakehitys, kemikaalit, elektroniikka, navigointi, ilmailu ja ilmailu.
Nikkeli voi muodostaa erilaisia seoksia kuparin, raudan, mangaanin, kromin, piin ja magnesiumin kanssa. Niistä nikkeli-kupariseos on kuuluisa Monel-seos. Sillä on korkea lujuus, hyvä plastisuus ja vakaat kemialliset ominaisuudet ilmakehässä alle 750 asteen lämpötilassa. Sitä käytetään laajasti sähköteollisuudessa, tyhjiöputkissa, kemianteollisuudessa, lääketieteellisissä laitteissa sekä navigointi- ja laivanrakennusteollisuudessa.
1. Nikkelipohjaisen seoksen määritelmä
Nikkelipohjaisia seoksia kutsutaan yleensä seoksiksi, joiden Ni-pitoisuus ylittää 30 painoprosenttia. Tavallisissa tuotteissa Ni-pitoisuus ylittää 50 painoprosenttia. Ylivoimaisen korkean lämpötilan mekaanisen lujuutensa ja korroosionkestävyytensä vuoksi niitä kutsutaan yhteisesti superseoksiksi yhdessä rauta- ja kobolttipohjaisten metalliseosten kanssa (Superalloy) käytetään yleensä korkeissa lämpötiloissa yli 540 astetta, ja erilaisia seosmalleja valitaan sen mukaan. käyttötilanteisiin. Sitä käytetään enimmäkseen erityisissä korroosionkestävissä ympäristöissä, korkean lämpötilan korroosioympäristöissä ja laitteissa, jotka vaativat korkean lämpötilan mekaanista lujuutta. Käytetään usein ilmailu-, energia-, petrokemianteollisuudessa tai erikoiselektroniikassa/optoelektroniikassa ja muilla aloilla.
Sovellusalueet
Tuotevaatimusten ominaisuudet
Tuotteen käyttö
ilmailuteollisuus
Säilyttää hyvän mekaanisen lujuuden erittäin korkeissa lämpötiloissa
Lentokoneiden moottorit, kaasuturbiinit, moottorin venttiilit
energiateollisuus
Kestää hyvin korkean lämpötilan vulkanointia ja korkean lämpötilan hapettumista
Uunien osat, eristys, lämpökäsittelyteollisuus, öljy- ja kaasuteollisuus
petrokemian teollisuus
Kestää vesiliuosten aiheuttamaa korroosiota (happo, alkali, kloridi-ionit)
Suolanpoistolaitokset, petrokemian siirtoputket
Elektroniikka/optoelektroniikka Yleinen teollisuus
Kestää yleensä korroosiota tai korkeita lämpötiloja alhaisella kestävyysasteella
Akkukotelot, lyijykehykset, tietokonenäyttöjen säleiköt
2. Alkuperä ja kehitys
Nikkelipohjaiset seokset kehitettiin 1930-luvun lopulla. Yhdistynyt kuningaskunta tuotti ensimmäisen kerran nikkelipohjaisen seoksen Nimonic75 (Ni-20Cr-0.4Ti) vuonna 1941; Virumislujuuden parantamiseksi Al lisättiin kehittämään Nimonic 80 (Ni-20Cr-2.5 Ti-1.3Al); Yhdysvallat luvun puolivälissä, Venäjä 1940-luvun lopulla ja Kiina luvun puolivälissä kehittivät myös nikkelipohjaisia seoksia. Nikkelipohjaisten metalliseosten kehittämiseen kuuluu kaksi näkökohtaa, nimittäin lejeeringin koostumuksen parantaminen ja tuotantoteknologian innovointi.
Esimerkiksi 1950-luvun alussa tyhjiösulatustekniikan kehitys loi olosuhteet nikkelipohjaisten, runsaasti Al- ja Ti-pitoisuutta sisältävien metalliseosten jalostamiselle, mikä johti seoksen lujuuden ja käyttölämpötilan huomattavaan nousuun. 1950-luvun lopulla turbiinien siipien käyttölämpötilan nousun vuoksi seoksilta vaadittiin korkeampaa lujuutta korkeissa lämpötiloissa. Kuitenkin, jos lejeeringin lujuus olisi korkea, se olisi vaikeaa tai jopa mahdotonta muuttaa muotoaan. Siksi tarkkuusvalutekniikkaa käytettiin sellaisten metalliseosten sarjan kehittämiseen, joilla oli hyvä lujuus korkeissa lämpötiloissa. valuseoksia. Puolivälissä -1960 kehitettiin suuntakiteytys ja yksikidesuperseokset, joiden suorituskyky oli parempi, sekä jauhemetallurgiset superseokset.
Laivojen ja teollisuuskaasuturbiinien tarpeisiin vastaamiseksi on 1960-luvulta lähtien kehitetty useita korkean Cr-pitoisuuden omaavia nikkelipohjaisia seoksia, joilla on hyvä kuumakorroosionkestävyys ja vakaa rakenne. Noin 40 vuodessa 1940-luvun alusta 1970-luvun loppuun nikkelipohjaisten metalliseosten käyttölämpötila nousi 700 astetta 1100 asteeseen, mikä on keskimäärin noin 10 astetta vuodessa. Nykyään nikkelipohjaisten metalliseosten käyttölämpötila voi ylittää 1100 astetta. Edellä mainitusta Nimonic75-lejeeringistä, jonka koostumus on yksinkertainen, äskettäin kehitettyyn MA6000-seokseen, vetolujuus voi olla 2 220 MPa ja myötöraja on 192 MPa 1 100 asteessa; Sen kestävä lujuus saavuttaa noin 1 000 tuntia 1 100 asteen /137 MPa olosuhteissa ja sitä voidaan käyttää lentokoneiden moottoreiden siivissä.
