Puhas nikkel vs nikkel sulam

1. kompositsioon

Puhas nikkel:
Koosneb peamiselt minimaalsete lisanditega niklist (NI) (tavaliselt suurem kui 99,0% NI või võrdne ning sageli suurem või võrdne 99,5% kõrge puhtusastmega). Selle olemuslike omaduste kahjustamise vältimiseks kontrollitakse rangelt rangelt raskest rauda (Fe), vask (Cu), süsinikku (C) ja väävlit (d). Selliseid lisandeid nagu plii (PB), tsink (Zn) või fosfor (P) hoitakse äärmiselt madalal (sageli<0.01%) to maintain ductility and corrosion resistance.

Nikkelsulamid:
Are metallic materials where nickel is the primary element (usually >30% kaalu järgi), kuid legenes tahtlikult teiste elementidega omaduste muutmiseks. Tavaliste legeerivate elementide hulka kuuluvad kroom (CR), raud (FE), vask (Cu), molübdeen (MO), alumiinium (AL), titaan (TI), koobalt (CO) või räni (SI). Näideteks on Inconel® (nt Inconel 600, 625), Monel® (Ni-Cu sulamid) ja Hastelloy® (NI-MO-CR sulamid).

2. Mehaanilised omadused

Puhas nikkel:

Tugevus: mõõdukas tõmbetugevus (tavaliselt 300–400 MPa lõõmutatud olekus) ja madal kõvadus. See on suhteliselt pehme ja kõrgusega, suure malleasusega, mis muudab selle moodustamise hõlpsaks (nt veeremine, sepistamine või joonistamine).

Lavakus ja sitkus: näitab suurepärast elastsust isegi madalatel temperatuuridel, suure löögikindlusega, võimaldades tal deformatsiooni taluda ilma rabeda luumurduta.

Termiline ja elektrijuhtivus: kõrgem soojus- ja elektrijuhtivus võrreldes enamiku niklisulamitega selle puhtuse tõttu (nikkel on hea soojuse ja elektri juht).

Nikkelsulamid:

Tugevus: elementide legeerimine suurendab märkimisväärselt tugevust. Näiteks:

Tahke lahustumise tugevdamine (nt koos CR või MO-ga) suurendab tõmbetugevust (sageli 600–1200 MPa, sõltuvalt sulamist).

Sademete kõvenemine (nt Al ja TI-ga sulamides nagu Inconel 718) suurendab veelgi jõudu, võimaldades vastupidavust kõrge temperatuuriga hiilimisele (aeglane deformatsioon stressi all).

Lapsisus: üldiselt madalam elastsus kui puhas nikkel, kuna tugevnemismehhanismid (nt sademed) võivad vähendada malleabilisust. Kuid paljud sulamid säilitavad valmistamiseks piisava elastsuse.

Termiline ja elektrijuhtivus: madalam kui puhas nikkel, kuna legeerivad elemendid häirivad ühtlast metallist võre, takistades elektroni ja soojusvoolu.

3. korrosioonikindlus

Puhas nikkel:
Pakub head korrosioonikindlust konkreetses keskkonnas:

Vastub aluselistele lahustele (nt naatriumhüdroksiid) ja orgaanilisi happeid (nt äädikhape), kuna see on võimeline moodustama kaitseoksiidikihti.

Toimib hästi redutseerivates keskkondades (nt vesinikugaas), kuid on haavatav oksüdatsiooni suhtes kõrgetel temperatuuridel (üle ~ 500 kraadi) ja rünnaku tugevate hapete (nt vesinikkloriidhape) ja kloriidirikka lahuse korral.

Nikkelsulamid:
Korrosioonikindlus on kohandatud legeerimisega vastavalt karmidele või spetsialiseeritud keskkondadele:

Kroomi (CR) lisandused (nt Inconel 600): suurendab oksüdatsiooni ja kõrgtemperatuuriga korrosioonikindlust, moodustades stabiilse CR₂O₃ oksiidikihi, mis on kriitiline ahjukomponentide või reaktiivmootorite jaoks.

Molübdeen (MO) ja volfram (W) lisandused (nt Hastelloy C276): parandage vastupidavust, pragude korrosiooni ja tugevate hapete (nt väävel-, vesinikkloriid) ja kloriidi lahuste rünnakut, muutes need keemiliseks töötlemiseks ideaalseks.

Vase (Cu) lisandused (nt Monel 400): suurendage merevee, väävelhappe ja vesinikuhappe suhtes, mida kasutatakse mere- või keemilistes rakendustes.

4. kõrgtemperatuuri jõudlus

Puhas nikkel:
Säilitab elastsuse kõrgendatud temperatuuril, kuid sellel on piiratud tugevus kõrgetel temperatuuridel (üle ~ 300 kraadi) ning on kalduvus hiilida ja oksüdatsioonile, piirates selle kasutamist kõrge kuuma rakenduses.

Nikkelsulamid:
Mõeldud erakordsele kõrgtemperatuuri stabiilsusele:

Sellised sulamid nagu Inconel 718 või herilaloy vastu hiilib ja säilitavad mehaanilise tugevuse temperatuuril kuni 1000 kraadi, tänu sademetele (nt gamma-prime (ni₃al) faasid), mis kinnitavad teravilja piire.

Oksüdatsiooniresistentsust suurendavad CR, AL või SI lisandused, võimaldades pikaajalist teenindust ahjudes, gaasiturbiinides või kosmosemootorites.

info-442-448 info-447-447

info-447-447 info-445-445

5. Rakendused

Puhas nikkel:
Kasutatakse seal, kus selle konkreetsed omadused on kriitilised:

Elektrotehnika: aku komponendid, kütteelemendid ja elektrilised kontaktid (hea juhtivuse tõttu).

Keemiline töötlemine: aluseliste lahenduste käitlemise seadmed (nt kaustiline sooda tootmine).

Plaatimine: põhikihtina elektroplaadimisel (nt korrosiooni kaitse või dekoratiivse viimistluse jaoks).

Nikkelsulamid:
Kasutusele võetud nõudlikus keskkonnas, mis nõuab kohandatud tugevust või korrosioonikindlust:

Lennundus: turbiini labad, põlemiskambrid (nt Inconel 718, kõrge temperatuuriga hiilgav).

Nafta ja gaas: allaava tööriistad, torustikud (nt Monel 400, vastupidav merevesi ja hapugaasi suhtes).

Keemiline töötlemine: reaktorid, soojusvahetid (nt Hastelloy C276, agressiivsete hapete suhtes vastupidav).

Energia: tuumareaktori komponendid, gaasiturbiiniosad (nt Inconel 600, oksüdeerumise ja kiirguse suhtes vastupidavad).

Puhta niklit hinnatakse kõrge puhtuse, hea juhtivuse ja leelise vastupanu eest, kuid sellel puudub niklisulamite tugevus ja mitmekülgsus. Niklisulamid seevastu on konstrueeritud legeerivate elementidega, et pakkuda täiustatud tugevust, kõrgtemperatuuriga stabiilsust ja suunatud korrosioonikindlust, muutes need äärmuslikus tööstuskeskkonnas hädavajalikuks.