آلیاژهای نیکل با استحکام بالا چیست

1. آلیاژهای نیکل با استحکام بالا چیست؟

آلیاژهای نیکل با مقاومت بالا برای حفظ مقاومت مکانیکی استثنایی ، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی در شرایط شدید (به عنوان مثال ، درجه حرارت بالا ، محیط های خورنده یا استرس زیاد) مهندسی شده اند. آنها غالباً عناصر آلیاژ مانند کروم ، مولیبدن ، آهن ، کبالت ، تیتانیوم ، آلومینیوم یا نیوبیوم را در خود جای می دهند تا قدرت را از طریق تقویت جامد ، سخت شدن بارش یا پالایش دانه تقویت کنند.

نمونه های کلیدی شامل موارد زیر است:

سری unconel® (e.g., Inconel 718, 625): Inconel 718 is precipitation-hardenable, offering high tensile strength (>1.300 مگاپاسکال در هنگام پیر شدن) و مقاومت خزش تا 650 درجه (1200 درجه فارنهایت) ، و آن را برای اجزای توربین هوافضا ایده آل می کند.

سری Hastelloy®(به عنوان مثال ، Hastelloy X): استحکام بالا را با مقاومت اکسیداسیون در دمای بیش از 1000 درجه (1832 درجه فارنهایت) ترکیب می کند ، که در سیستم های اگزوز توربین گازی استفاده می شود.

واسپالوی®: یک آلیاژ نیکل-کبالت-کروم با مقاومت عالی در دمای بالا و مقاومت در برابر خستگی ، که معمولاً در دیسک های توربین موتور جت استفاده می شود.

مونل® K-500: یک نوع بارش قابل تشخیص از مونل (آلیاژ نیکل-مس) با استحکام بالاتر از مونل استاندارد 400 ، مناسب برای کاربردهای دریایی و نفت.

2. نیکل چقدر مقاوم در برابر حرارت است؟

نیکل خالص (نمرات خالص تجاری مانند NI200/NI201) مقاومت در برابر حرارت متوسط را نشان می دهد ، اما عملکرد آن در فرم های آلیاژ به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

نیکل خالص: انعطاف پذیری را تا 650 درجه (1200 درجه فارنهایت) حفظ می کند اما ممکن است به تدریج در دماهای بالاتر اکسید شود. به دلیل کاهش استحکام و افزایش اکسیداسیون ، برای استفاده پایدار بالاتر از 800 درجه (1،472 درجه فارنهایت) ایده آل نیست.

آلیاژهای نیکل: مقاومت در برابر گرما بر اساس ترکیب متفاوت است:

آلیاژهای با کروم (به عنوان مثال ، Inconel 600) با تشکیل یک لایه اکسید کروم محافظ در برابر اکسیداسیون تا 1000 درجه (1832 درجه فارنهایت) مقاومت می کنند.

آلیاژهای مولیبدن بالا (به عنوان مثال ، Hastelloy C-276) در برابر هر دو درجه حرارت بالا (1000 درجه) و محیط های شیمیایی تهاجمی (به عنوان مثال ، نمک های مذاب) مقاومت می کنند.

SuperAlloys مانند INCONEL 738LC قدرت را در 980 درجه (1800 درجه فارنهایت) حفظ می کند و در بخش های گرم توربین گازی استفاده می شود.

به طور خلاصه ، مقاومت در برابر حرارت نیکل از متوسط (شکل خالص) به استثنایی (آلیاژ) با افزودنیهای استراتژیک تبدیل می شود و امکان استفاده در محیط های حرارتی شدید را فراهم می کند.

3. انواع مختلف آلیاژهای نیکل چیست؟

آلیاژهای نیکل بر اساس عناصر اصلی آلیاژ و برنامه های مورد نظر طبقه بندی می شوند:

نیکل خالص تجاری(به عنوان مثال ، NI200 ، NI201): بیشتر از یا برابر با 99.6 ٪ نیکل ، با حداقل ناخالصی. برای مقاومت در برابر خوردگی در مواد شیمیایی ، هدایت الکتریکی و کاربردهای دمای پایین استفاده می شود.

آلیاژهای نیکل(سری Monel®): 65-70 ~ نیکل ، 20-30 ٪ مس ، به علاوه عناصر کمیاب. مقاومت بسیار خوبی در برابر آب دریا ، اسیدها و قلیایی (به عنوان مثال ، مونل 400 در سخت افزار دریایی) ارائه دهید.

آلیاژهای نیکل کروم(INCONEL® ، INCOLOY®): کروم (10-30 ٪) باعث افزایش اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی می شود. Inconel 625 (21 ٪ CR ، 9 ٪ MO) در پردازش شیمیایی استفاده می شود. Incoloy 800 (21 ٪ CR ، 32 ٪ نیکل) برای قطعات کوره با دمای بالا.

آلیاژهای نیکل مولیبدن(سری Hastelloy® B): مولیبدن بالا (25-30 ٪) برای مقاومت در برابر کاهش اسیدها (به عنوان مثال ، اسید هیدروکلریک). Hastelloy B-2 در راکتورهای شیمیایی استفاده می شود.

آلیاژهای نیکل-کروم-مولیبدن(سری Hastelloy® C ، Inconel 718): CR (14-22 ٪) و MO (1-18 ٪) را برای مقاومت در برابر خوردگی گسترده ترکیب کنید. Hastelloy C-276 در محیط های تهاجمی مانند سفید کننده خمیر عالی است.

آلیاژهای نیکل آهنی(به عنوان مثال ، Invar® ، Permalloy®): گسترش حرارتی کم (Invar: 36 ٪ Ni ، 64 ٪ FE) یا نفوذپذیری مغناطیسی بالا (Permalloy: 78 ٪ NI ، 22 ٪ FE) برای ابزارهای دقیق یا الکترونیک.

سوپالیاژهای(به عنوان مثال ، Waspaloy® ، آلیاژهای RENé®): برای مقاومت در برابر درجه حرارت بالا ، مقاومت خزش و مقاومت به اکسیداسیون طراحی شده است. در موتورهای توربین هوافضا و تولید برق استفاده می شود.

4. از آلیاژهای نیکل به طور عمده استفاده می شود؟

آلیاژهای نیکل در صنایعی که نیاز به مقاومت در برابر شرایط شدید دارند بسیار مهم هستند. برنامه های کلیدی شامل:

هوافضا و هوانوردی: تیغه های توربین ، دیسک های موتور و سیستم های اگزوز (INCONEL 718 ، Waspaloy) برای مقاومت در دمای بالا. خطوط سوخت و اتصال دهنده ها (Hastelloy) برای مقاومت در برابر خوردگی.

پردازش شیمیایی: راکتورها ، مبدل های حرارتی و دریچه ها (Hastelloy C-276 ، Inconel 625) برای مقاومت در برابر اسیدها ، قلیایی ها و کلریدها.

نفت و گاز: ابزار Downhole ، اجزای چاه و خطوط لوله (Monel K-500 ، Incoloy 825) در برابر ترک خوردگی استرس سولفید و آب دریا مقاوم است.

نیروگاه: لوله های دیگ بخار ، توربین های بخار و اجزای توربین گازی (Incoloy 800 ، Inconel 617) برای مقاومت در برابر اکسیداسیون درجه حرارت بالا.

مهندسی دریایی: پروانه ها ، پمپ ها و اجزای بدنه (مونل 400) در برابر خوردگی آب دریا و سوخت های زیستی مقاوم هستند.

الکترونیک: هسته های مغناطیسی (Permalloy) ، عناصر گرمایش و اجزای باتری (نیکل خالص) به دلیل هدایت و ثبات.

دستگاه های پزشکی: کاشت و ابزارهای جراحی (به عنوان مثال ، آلیاژهای نیکل تیتانیوم مانند نیتینول) برای سازگاری زیست سازگار و خصوصیات حافظه شکل.

در اصل ، آلیاژهای نیکل پیشرفت های تکنولوژیکی را در محیط های سخت امکان پذیر می کنند که سایر مواد (به عنوان مثال ، فولاد ، آلومینیوم) به دلیل خوردگی ، گرما یا استرس از بین می روند.