Основные свойства и применение никелевых сплавов

 

Никелевые сплавы производятся в большом количестве, благодаря свойствам основного материала. Пластичность и устойчивость к коррозии – основные качества соединений, применяемых в промышленности. Сплавы с добавлением железа имеют высокую магнитную проницаемость. Легирование кобальтом позволяет получить устойчивый к коррозии магнитострикционный материал.

Параметры никеля

Цвет материала серебристо-белый, температура плавления составляет 1453 градуса. Сплавы никеля отличаются пластичностью, хорошо обрабатываются под давлением. Материал испаряется при температуре 2732 градуса. Химические свойства позволяют формировать соединения с различным уровнем окисления. В нормальных условиях на материале появляется тонкий оксидный слой. Никель и изготовленные из него сплавы устойчивы к ржавчине, легко поддаются воздействию азотной кислоты, не взаимодействуют с другими концентрированными жидкостями.

Химическая реакция возможна с такими веществами:

  • Инертные газы.
  • Калий.
  • Цезий.
  • Стронций.
  • Иридий.

Углеродные добавки позволяют получить карбонил, из которого создают максимально чистые материалы. При взаимодействии с кислородом порошок никеля взрывается.

Формы нахождения металла

Никелевый сплав создается для замещения железа или магния. В виде самородков металл присутствует в метеоритах, в естественных условиях извлекается из руды. Концентрация этого вещества в живых организмах обуславливается воздействием окружающей среды.

Главные месторождения расположены в таких странах:

  • Китай.
  • Россия.
  • Албания.
  • Куба.
  • Греция.

Основные свойства и применение никелевых сплавов

Разновидность руды определяет технологию извлечения никеля. Гидрометаллургический способ используется для переработки латеритового сырья. Если руда содержит меньше целевого материала, проводится электрическая выплавка или обжиг. Такой процесс позволяет одновременно добывать соли кобальта. Много никеля содержится в продуктах горения каменного угля, добываемого в Англии. Это обусловлено существованием микроорганизмов, в которых содержится минерал. Чистота добытого вещества определяет его физические характеристики.

Легирование с помощью магния помогает получить чистый металл.

Отрасли применения никеля

Разберемся, в каких отраслях используется материал:

  • Производство нержавеющей стали.
  • Создание защитных покрытий методом гальванизации.
  • Применение в порошковой металлургии.
  • Создание сплавов, в которых нет железа.
  • Изготовление химических реагентов.

Такое вещество применяется при производстве аккумуляторов. Никель выполняет функцию катализатора в промышленности. Легирование титаном позволяет создавать зубные импланты хорошего качества.

Сплав никеля, содержащий от 20 до 60% железа, применяется в производстве сердечников для электромагнитов.

Из никеля создаются:

  • Фольга.
  • Проволока.
  • Трубы.

Никелевый прокат применяется для взаимодействия со щелочами в химической промышленности. Из такого металла изготавливают медицинские приспособления.

Термопары на основе хромеля-копеля тоже используются в промышленности. Нихромы считаются важными металлами для изготовления технически сложных устройств. Добавление кремния позволяет создавать детали для электронагревателей. Соединение нихрома, титана и алюминия называют нимониками. Термостойкость материалов позволяет использовать их в проектировании авиационных двигателей. Литейные сплавы можно дополнительно легировать для повышения термостойкости. Структура таких металлов неоднородная, поэтому свойства вещества не совпадают на определенных участках.

Опробованы методы изготовления жаропрочных композиционных металлов, в никель добавляются такие элементы:

 

  • Торий.
  • Алюминий.
  • Цирконий.

Никель

Широко используется сплав с добавлением окислов тория. Повышение электрического сопротивления удается получить после легирования такими элементами.

Употребление никеля в чистом виде:

  • Элемент применяется для защиты других соединений от ржавчины. С помощью гальванопластики одно вещество наносится на другое.
  • Изготовление устойчивых к коррозии изделий, долго сохраняющих первоначальную форму.
  • Производство фильтров и катализаторов, используемых в промышленности.
  • Создание механических прерывателей нейтронного пучка.

По причине высокой стоимости никель применяется только в ситуациях, когда железные или стальные детали не подходят. Вещество используется для изготовления котлов, цистерн для транспортировки и переработки щелочей, хранения химических реагентов, продуктов питания и т. д. В никелевых трубах создаются конденсаты. Из этого материала изготавливаются инструменты для работы с агрессивными веществами. Поэтому их часто применяют в медицине и при взаимодействии с химическими реагентами.

Материал используется в ядерной физике, его свойства позволяют вырабатывать мощные нейронные импульсы.

Характеристики никелевых сплавов

Легирование часто выполняется с железом и кобальтом, производится конструкционная сталь и другие виды соединений.

Сплавы на никелевой основе отличаются термостойкостью, прочностью. Перечислим вещества, которые часто применяются для легирования:

  • Алюминий.
  • Бериллий.
  • Молибден.
  • Титан.

Дополнительная информация:

  • Никель используют для легирования золота с целью повышения прочности и изменения визуальных качеств.
  • У некоторых людей возникает аллергическая реакция на этот материал.
  • Прочность никеля позволяет точить, штамповать, обрабатывать его сварочными аппаратами.
  • Некоторые сплавы необходимы для оборудования атомных реакторов.

В промышленности широко используются магнитно-мягкие соединения, в которых содержится от 15 до 60% железа. Магнитная проницаемость некоторых сплавов очень высокая. Это позволяет задействовать их в многочисленных отраслях, где есть необходимость изготовления оборудования, чувствительного к магнитным полям.

Легирование медью и кобальтом позволяет повысить линейные термические свойства. Такой сплав применяется, когда создается герметичное соединение между металлом и стеклом. Комбинация элементов Ni с Со позволяет получить магнитострикционные материалы, которые используются при создании гидроакустической аппаратуры, устойчивой к воздействию влаги.

Легирование с помощью серы нежелательно. Этот элемент повышает ломкость сплава, затрудняет обработку давлением. Марганец или магний используется для нейтрализации свойства серы.

Качество металла не портится небольшим объемом углерода. Обработка вещества затрудняется при добавлении свинца и висмута. В твердом виде эти элементы плохо растворяются, слитки легко разрушаются. Поэтому концентрация висмута и свинца в соединениях минимальная.

Использование Al, Si или Cr позволяет повысить устойчивость никеля к температурному воздействию на воздухе и сопротивление электричеству. Нихромы отличаются жаропрочностью, поэтому часто применяются в технике. Попытки снизить стоимость производства этих веществ привели к формированию ферронихромов, в которых много никеля замещается железом. Самая распространенная комбинация – 60% Ni, 15% Cr и 25% Fe.

Ферронихромы рассчитаны на меньшее температурное воздействие, но отличаются повышенным электрическим сопротивлением. При изготовлении обогревателей часто применяются сплавы, легированные с помощью кремния. Максимальная рабочая температура таких нихромов составляет 1200 градусов.

Сплавы, содержащие хром от 15 до 30% и алюминий до 4%, выдерживают большую температуру. Но изготовить из них однородную проволоку или ленту сложнее. Поэтому такое вещество применяется для производства комплектующих, которые не будут подвергаться механическому воздействию при высокой температуре.

Кобальт увеличивает жаропрочность соединения и устойчивость вещества к внешним повреждениям.