Aloi nikel suhu tinggi

Nikel adalah elemen kelima yang paling biasa di Bumi, tetapi sehingga abad yang lalu penggunaan komersilnya terhad kerana kesukaran perlombongan dan penapisan. Perkembangan enjin jet merupakan pemangkin penting untuk pembangunan aloi berasaskan nikel yang dapat mengekalkan kekuatan tinggi pada suhu tinggi.

Nikel mempunyai titik lebur 1453 darjah Celsius, yang jauh lebih tinggi daripada logam seperti tembaga (1084 darjah Celsius) dan aluminium (660 darjah Celsius), tetapi jauh lebih rendah daripada logam seperti tungsten (3400 darjah Celsius). Walau bagaimanapun, prestasi suhu tinggi bukan sahaja mengenai titik lebur logam, jika tidak besi (1150 darjah Celsius) atau keluli (1400 darjah Celsius) akan digunakan secara meluas. Satu lagi sifat aloi nikel dan nikel adalah keupayaan mereka untuk membentuk lapisan oksida pasif yang tebal dan stabil apabila dipanaskan, yang melindungi mereka dari kakisan selanjutnya, yang membolehkan mereka beroperasi pada suhu tinggi. Lapisan oksida ini boleh sehingga beberapa mikron tebal, bergantung kepada suhu dan persekitaran logam terdedah kepada. Aloi nikel juga tahan terhadap karburisasi, yang merupakan kehadiran karbon pada suhu tinggi, seperti semasa retak gas dalam pelbagai pemprosesan kimia atau operasi penapisan.

Mekanisme pengukuhan
Bergantung pada aloi tertentu, kekuatan suhu tingginya dikekalkan oleh pengukuhan penyelesaian pepejal atau pengukuhan hujan. Mekanisme pengukuhan penyelesaian pepejal adalah penambahan atom elemen aloi ke kisi kristal nikel. Perturbasi struktur kristal ini menjadikan ubah bentuk lebih sukar dengan melambatkan atau menghalang pergerakan "dislokasi." Unsur -unsur seperti molibdenum ditambah kepada Inconel 625 (aloi 625, UNS N06625, 2.4856) untuk meningkatkan kekuatan.

Dalam pengukuhan hujan, sejumlah kecil niobium, titanium, dan aluminium digabungkan dengan nikel untuk membentuk precipitates intermetallic. Precipitates ini terbentuk semasa rawatan haba akhir, juga dikenali sebagai penuaan. Ini precipitates juga memperlahankan pergerakan dislokasi dalam struktur kristal, yang meningkatkan kekuatan dan ketangguhan. Pada suhu yang lebih tinggi, mekanisme ini juga mengurangkan kemungkinan rayapan, yang digunakan dengan baik dalam aplikasi aeroangkasa. Aloi nikel yang menggunakan pengukuhan hujan termasuk Inconel 718 (aloi 718, UNS N07718, 2.4668), Inconel 725 (aloi 725, UNS N07725), Incoloy 925 (Alloy 925, UNS N09925} N05500, 2.4375).

Aloi seperti Inconel 718 dan Inconel 625 mengekalkan kebanyakan sifat mekanik mereka pada suhu sehingga 650 darjah Celsius (1200 darjah Fahrenheit), tetapi secara selektif boleh digunakan pada suhu yang mendekati 1000 darjah Celsius (1800 darjah Fahrenheit).

Kerana aloi nikel dengan mudah dengan banyak logam lain, ia dapat meningkatkan rintangan kakisan dan sifat fizikal lain selain kekuatan. Chromium dan molibdenum sering ditambah untuk meningkatkan ketahanan kakisan dan pengoksidaan, dengan molibdenum khususnya dianggap meningkatkan rintangan pitting. Tembaga juga digunakan dalam aloi incoloy 825 untuk meningkatkan ketahanannya untuk mengurangkan asid seperti asid sulfur, fosforik, dan hidroklorik.