Razvrstitev in uporaba nikljevih zlitin
NikeljZahvaljujoč svojim odličnim lastnostim, kot so korozijska odpornost, visoka temperaturna odpornost in visoka trdnost, igrajo nepogrešljivo vlogo na številnih ključnih industrijskih področjih. V spodnji tabeli so povzete njihove glavne kategorije, tipične ocene in osnovne aplikacije, s čimer boste hitro razumeli.
Razvrstitev
Tipične stopnje/serije
Glavne značilnosti kemijske sestave
Glavne značilnosti
Uporabe
Čisti nikelj
Ni 200/201 (CZ100)
Ni ≥ 99,0%
Odlične mehanske lastnosti in odlična korozijska odpornost, zlasti odpornost na močno alkalno korozijo; ima tudi posebne magnetne in električne lastnosti
Oprema za predelavo hrane, oprema za proizvodnjo umetnih vlaken, oprema za obdelavo kavstične sode, materiali za elektronske cevi.
Nikljeva in bakrova zlitina
Monel 400 (M35-1)
Ni ~67%, Cu ~30%
Ima odlično korozijsko odpornost pri zmanjševanju medijev, zlasti odpornost na korozijo fluorovodikove kisline in fluorida; ima visoko trdnost in dobro plastičnost.
Ladijske črpalke, propelerji, cevovodi v kemični industriji, ventili in oprema za naftne vrtine
Zlitina niklja, kroma in železa
Inconel 600 (N3M)
Ni > 72%, Cr 14–17
Dobra zmogljivost v oksidacijskem okolju, odporna na visokotemperaturno oksidacijo in uplinjanje; odlična zmogljivost v visokotemperaturnem halogenskem okolju
Predelava maščobnih kislin, močna alkalna proizvodnja, predelava organskega klorida, oprema za toplotno obdelavo, kot so valji peči.
Zlitina niklja-kroma-molibdena
Hastelloy C-276 (CW12MW)
Ni bilanca, Cr ~ 16%, Mo ~ 16%
Vsestranska korozijsko odporna zlitina z odlično korozijsko odpornostjo tako v oksidacijskih kot zmanjševalnih atmosferah ter odpornostjo na korozijo brez pits, razpoke in stresno korozijsko razpokanje.
Reaktorji, cevovodi, sistemi za razžvepljanje dimnih plinov, oprema za obdelavo odpadkov v kemični in petrokemični industriji
Nikljeva in molibdena zlitina
Hastelloy B-2
Ni bilanca, Mo ~28%
Ima odlično korozijsko odpornost v zmanjšujočih pogojih (kot sta klorovodikova kislina in žveplova kislina) in je eden najboljših materialov, odpornih na korozijo klorovodikove kisline.
Kemična oprema za predelavo klorovodikove kisline, žveplove kisline in ocetne kisline.
Superzlitina na osnovi niklja
Nconel 718, Nimonic series
Vsebuje več kot deset elementov, kot so Cr, Co, Al, Ti, W, Mo itd.
Vrhunska visokotemperaturna trdnost, ohranjanje visoke trdnosti, odlične odpornosti proti drsenju, odpornosti proti utrujenosti in oksidacijski odpornosti nad 540 ℃, zlasti pri visokih temperaturah 650 ~ 1000 ℃
Rezila motorjev zrakoplovov, deli raketnih motorjev, deli jedrskih reaktorjev, visokotemperaturni deli opreme za pretvorbo energije
Natančne zlitine na osnovi niklja
Permalogija (Ni ~ 80%), nikelj-krom električna ogrevalna zlitina (Cr ~ 20%)
Dodajanje posebnih elementov na podlagi zahtev glede zmogljivosti
Imajo posebne fizikalne lastnosti, kot so visoka magnetna prepustnost, visoka upornost, konstantni temperaturni koeficient upora ali visoka toplotna upornost
Elektronska industrija železovo jedro (mehka magnetna zlitina), upor (zlitina natančnega upora), električna ogrevalna cev (zlitina električnega ogrevanja)
Druge funkcionalne zlitine
Spominska zlitina v obliki niklja in titana
Ni ~50%, Ti ~50%
Z učinkom spomina oblike in super elastičnostjo
Strukture za samopostavitev vesoljskih plovil, medicinske intervencijske naprave, umetni srčni motorji
Poglobljeno razumevanje lastnosti nikljevih zlitin
Tabela ponuja osnovni pregled družine nikljevih zlitin. Da bi razumeli njihovo moč, se lahko poglobimo v naslednje vidike:
Krepitev mehanizmov in osnov uspešnosti
Izjemna zmogljivost zlitin na osnovi niklja, zlasti visokotemperaturnih zlitin, izhaja iz kompleksnega zlitina in natančnega mikrostrukturnega nadzora. Obrazno osredotočena kubična (FCC) nikljeva matrica lahko raztopi veliko število zlitinskih elementov (kot so krom, molibden, kobalt in volfram), kar povečuje trdnost matrice s krepitvijo trdne raztopine. Še pomembneje, dodajanje elementov, kot je aluminij,titan.html> titanIn niobij lahko obori disperzirane, nanoobsežne, naročene faze krepitve intermetalnih spojin, kot je γ' faza, znotraj matrike, ki so skladne z matriko, učinkovito ovirajo gibanje izklopa, kar omogoča zlitini ohranjanje visoke trdnosti tudi pri izjemno visokih temperaturah blizu tališča. Dodajanje elementov za ojačanje meje zrn (kot sta bor in cirkonij) pomaga izboljšati mejno trdnost zrn pri visokih temperaturah.
Mehanizmi odpornosti proti koroziji
Nikelj ima odlično korozijsko odpornost, zlasti v kloridnih okoljih, kjer ponuja vrhunsko odpornost proti korozijskim razpokam v primerjavi z nerjavečim jeklom. Dodajanje kroma tvori gosto Cr ₂O₃ zaščitna folija na površini zlitine, ki daje odlično korozijsko odpornost v oksidacijskih okoljih (kot so dušikova kislina in atmosfere, ki vsebujejo kisik). Dodajanje velikih količin molibdena in kroma bistveno izboljša korozijsko odpornost zlitine v zmanjšujočih okoljih (kot so klorovodikova kislina, žveplova kislina) in mešanih okoljih, ki učinkovito odpirajo proti koroziji pits in razpok, ki jo povzročajo kloridi. Nikljeve in bakrene zlitine odlikujejo v fluorovodikovodikovodikovi kislini, vodikovem fluoridu in redukcijskih kislinah.
Strog nadzor proizvodnje in kakovosti
Ker se nikljeve zlitine pogosto uporabljajo v izjemno težkih okoljih, so njihovi standardi proizvodnje in nadzora kakovosti izjemno strogi. Na primer, za litine iz zlitin na osnovi niklja, ki se uporabljajo v industrijskih ventilih, nacionalni standardi določajo podrobne postopke taljenja, litja in toplotne obdelave ter stroge zahteve za kemijsko sestavo, mehanske lastnosti, nedestruktivno preskušanje (radiografsko in penetrantno preskušanje) in medgranularno korozijsko odpornost, da se zagotovi varnost in zanesljivost.
Povzetek in izbira aplikacij
Če povzamemo, nikljeve zlitine so družina ključnih materialov z močno zmogljivostjo in široko paleto aplikacij. Ključ za izbiro prave nikljeve zlitine je v razumevanju ključnih zahtev aplikacije:
Za aplikacije, ki so predmet visoke temperature, visokega tlaka in znatne mehanske obremenitve, kot so motorji letal, so visokotemperaturne zlitine na osnovi niklja prednostna izbira.
Za zaščito pred korozijo v težkih kemičnih okoljih, kot so kemični reaktorji, je treba izbrati ustrezno korozijsko odporno zlitino na osnovi niklja glede na to, ali medij oksidira ali zmanjšuje.
Če so želene specializirane fizikalne lastnosti, kot so specifične magnetne ali električne lastnosti, je treba upoštevati natančne zlitine na osnovi niklja.
Upamo, da vam bo ta podroben pregled pomagal bolje razumeti in uporabljati niklj in nikljeve zlitine. Če imate v mislih določen scenarij uporabe, lahko o tem poglobljeno razpravljamo.
