Niklipõhised sulamid kosmosetööstuses
Elemendi number 28 perioodilises tabelis on nikkel. See kõva ja kõrgtugev metall, kui seda kombineeritakse teiste metallidega, näiteks teras, võib moodustada kasulikke sulameid. Need sulamid on magnetilised, kulumiskindlad ja taluvad äärmiselt kõrgeid temperatuure. Need omadused annavad niklipõhiseid sulameid palju tõhusaid rakendusi kosmosetööstuses.
Lennukid ja kosmoselaev on keerulised masinad, mis on konstrueeritud ja ehitatud täpsustamiseks. Paljudel juhtudel võib nende lennukite õige ja usaldusväärne toimimine olla elu ja surma küsimus. Seetõttu tuginevad lennunduse insenerid niklipõhistele sulamitele, et pakkuda nõutavat vastust konkreetsete olukordade ilmnemisel lennul. Siin on ülevaade sellest, kuidas need segametallid aitavad kaasa kosmosetööstusele.
Nikli sulamid gaasiturbiinides
Nikkelsulamite üks parimaid kasutusvõimalusi on lennukimootorite gaasiturbiinides. Turbiin on pöörlev ventilaator, mis kasutab ühte jõuallikat teise jõuallika saamiseks, näiteks hüdroelektrijaama või tuuleturbiini saamiseks. Lennukite gaasiturbiinid töötavad samal põhimõttel, välja arvatud see, et survestatud gaas annab turbiini pööramiseks vajalikku energiat. Lennukiturbiini tekitatud tõukejõud ajab lennukit ette, maapinnast ja õhku.
Teise maailmasõja ajal vajasid gaasiturbiinimootorid sagedast hooldust, kuna sisepõlemismootori kõrged temperatuurid söövitaksid terasest sulamit kiiresti. Selle probleemi lahendamiseks pöördusid teadlased ja insenerid niklisulamite poole, mis on kuumakindlad ja korrosioonikindlad.
Lennukite insenerid asendasid turbiinides roostevabast terasest sulamid niklisulamitega, eriti põlemiskambris. Põlemiskambris vabastavad kütusepihustid pideva survestatud õhuvoolu ja leegihoidjad hoiavad õhuvoolu põlevat kogu lennu vältel, kui turbiini kaudu puhub palju tuul. Selle pideva leegi tõttu peab põlemiskamber pikka aega taluma kõrgeid temperatuure. Niklisulamid võimaldavad selle võimalikuks.
Pärast niklisulamite väärtuse avastamist gaasiturbiinides jätkasid kosmoseinsenerid niklisulamite jõudluse parandamist lennukite lennul.
Muude metallide, näiteks volframi ja molübdeeni lisamine sulamitele muudab need kuumakindlamaks. Alumiiniumipõhiste kattete kasutamine parandab niklisulamite korrosiooni ja roostetakistust. Uued sulami valamismeetodid annavad neile vajaliku suundumuse.
Tänapäeval kasutatakse ühes reaktiivmootoris umbes 1,8 tonni niklisulameid. Need niklisulamid võimaldavad reaktiivmootorid lõpule viia umbes 20, 000 tundi lendu ilma suuremate remondita. Seevastu enne niklisulamite standardvarustust oli lennukite lendu vaid 5 tundi, mis näitab niklisulamite olulisust kosmosetööstuses.
Nikkelsulamid teistes lennukikomponentides
Kuigi niklisulamid on kõige paremini tuntud gaasiturbiinide tõhususe parandamiseks, kasutatakse neid ka teistes õhusõidukite komponentides.
80A sulam suudab oma kuju säilitada isegi eriti kõrge temperatuuri ja suure stressi all. Seda kasutatakse sageli õhusõidukite väljalaskeventiilides, mis eemaldavad mootorilt kuumad heitgaasid.
Monel on veel üks niklisulam, mida kasutatakse lennukites. See metall sisaldab 68% niklit, 29% vaske ning väikestes kogustes rauda, mangaani ja muid elemente. Monel sarnaneb terasega mitmes mõttes, tal on kõrge vastupidavus tugevale rõhule (st tõmbetugevus) ja seda saab keevitada. Lennukite väljalaskekollektorid, karburaatori ventiilid ja varrukad ning maandumisvarustust kontrollivad käigud ja ketid kasutavad kõik Moneli sulamid. Moneli neete kasutatakse ka nikkelterase sulamite kinnitamiseks.
Nikkel sulamid kuumoodulil
Niklipõhiseid sulameid kasutatakse laialdaselt kosmosetööstuses ja neid on kasutatud isegi Kuu pinnal. 1960. aastatel maandus Ameerika Ühendriikide Apollo programm Kuule 12 astronauti. Sinna jõudmiseks kasutasid astronaudid spetsiaalselt Kuu jaoks mõeldud kosmoselaeva: Kuumoodul (LM).
Smithsoniani riikliku õhu- ja kosmosemuuseumi andmetel olid paljud LM-i mustad välisosad niklipõhistest sulamitest.
Need mustad osad kasutasid LM-i päikesesoojuse neelamiseks ja peegeldamiseks nikkel-terast sulamit. Niklisulamil kuni 25 kihi alumiiniumkatte abil kaitsesid osad ka kosmoselaeva pisikeste meteoroidide eest.
LM -l kasutatud niklisulam oli väga õhuke: lihtsalt {{0}}}. 0 0 21 0} 72 mm/0. Võrdluseks - regulaarne alumiiniumfoolium on umbes 0,2 mm/0,0079 tolli paksus. Printeri paberileht on tavaliselt 0,1 mm/0,0038 tolli paksus. Neid Kuumooduli (LM) väga õhukesi lõike mainiti 1995. aasta filmis Apollo 13. Sadycrafti Earth to Earthis ütleb Jim Lovell (mängib Tom Hanks): "Mõnes kohas on LM -i nahk vaid mõned kihid paksud paksud ja see on kõik, mis meil on kaitsta ruumi kosmose vaakumi eest."
Niklisulamid on lennunduse ajaloo jaoks ilmselgelt olulised. Ilma nende kuumakindlate ja korrosioonikindlate metallisulamiteta ei saaks me täna nii hõlpsalt ületada ja inimesed ei saaks kuu pinnal kõndida. Ütlematagi selge, et need niklipõhised sulamid on tänapäeva jaoks hädavajalikud metallid.
