Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Ні́келеві спла́ви (англ. nickel alloys) — це сплави на основі нікелю.
Загальна характеристика
Здатність нікелю розчиняти в собі значну кількість інших металів зберігаючи при цьому пластичність привела до створення великого числа нікелевих сплавів. Корисні властивості нікелевих сплавів певною мірою обумовлені властивостями самого нікелю, серед яких поряд зі здатністю утворювати тверді розчини з багатьма металами виділяються феромагнетизм, висока корозійна стійкість в газових і рідких середовищах, відсутність алотропічних перетворень.
Історична довідка
Уже з кінця 19 століття порівняно широко використовуються мідно-нікелеві сплави, що характеризуються високою пластичністю у поєднанні з високою корозійною стійкістю, добрими електричними та іншими властивостями. З початку XX століття знаходять застосування сплави типу монель-металу, які поряд з куніалями виділяються серед конструкційних матеріалів поєднанням високої міцності із високою хімічною стійкістю у воді, кислотах, міцних лугах, на повітрі.
Нікелеві сплави електротехнічного призначення
Важливу роль в техніці відіграють феромагнітні сплави Ni (22—84 %) з Fe, що належать до класу магніто-м'яких прецизійних матеріалів. Серед цих матеріалів є сплави, що характеризуються найвищим значенням магнітної проникності (сплав пермалой), її сталістю (залізонікелекобальтовий сплав пермінвар), поєднанням високої намагніченості насичення і магнітної проникності (малонікелевий сплав ). Такі сплави застосовують в багатьох галузях техніки, де потрібна висока чутливість функційних елементів до зміни магнітного поля.
Важливу роль в техніці грають леговані сплави Ni — Cr, Ni — Мо і Ni — Mn, що характеризуються цінним поєднанням електричних властивостей: високим питомим електричним опором, малим значенням температурного коефіцієнта електричного опору, малим значенням термо-ЕРС в парі з міддю. По величині температурного коефіцієнта електричного опору ці сплави поступаються манганіну в інтервалі кімнатних температур, проте, мають в 3—4 рази більший питомий електричний опір. Головна область застосування таких сплавів — малогабаритні резистивні елементи, від яких вимагається сталість електричних властивостей в процесі служби. Елементи виготовляються, як правило, з мікродроту або тонкої стрічки товщиною 5—20 мкм. Сплави на основі Ni — Мо і Ni — Cr застосовують також для виготовлення малогабаритних тензорезисторів, що характеризуються майже лінійною залежністю зміни електричного опору від величини пружної деформації.
Температурні властивості нікелевих сплавів
Жаротривкі нікелеві сплави
Жаротривкість Ni, що на повітрі досить висока і так, може бути покращена шляхом введення Al, Si або Cr. Зі сплавів такого типу важливе значення завдяки хорошому поєднанню термоелектричних властивостей і жаростійкості мають сплав нікелю з Al, Si й Mn (алюмель) і сплав Ni з 10 % Cr (хромель). Хромель-алюмелеві термопари належать до числа найпоширеніших термопар, що знайшли застосування в промисловості та лабораторній техніці. Знаходять практичне використання також термопари з хромелю і копелю.
Важливе вживання в техніці отримали жаростійкі сплави Ni з Cr — ніхроми. Найбільшого поширення набули ніхроми з 80% Ni, які до появи хромалів були найжаротривкішими промисловими матеріалами. Спроби здешевити ніхроми зменшенням вмісту в них Ni привели до створення , у яких значна частина Ni заміщена Fe. Найпоширенішою виявилася композиція з 60 % Ni, 15 % Cr і 25 % Fe, хоча серйозної конкуренції ніхромам вона зробити не змогла. Ніхроми й фероніхроми характеризуються рідкісним поєднанням високої жаротривкості та високого електричного опору. Тому вони разом із хромалями є двома найважливішими класами сплавів, що використовуються для виготовлення високотемпературних електричних нагрівачів. Для електронагрівників в більшості випадків випускають ніхроми, леговані кремнієм (до 1,5 %) у поєднанні з мікродобавками рідкоземельних, лужноземельних або ін. металів. Гранична робоча температура ніхромів цього типу складає, як правило, 1200 °C, а окремих марок і до 1250 °C.
Нікелеві сплави, що містять 15—30 % Cr, леговані Al (до 4 %), є жаротривкішими від сплавів, легованих Si. Проте з них важче отримати однорідні за складом дріт чи стрічку, що необхідне для надійної роботи електронагрівачів. Тому такі сплави використовуються зазвичай для виготовлення жаротривких деталей, що працюють при температурах до 1250 °C і не зазнають значних механічних навантажень.
Жароміцні нікелеві сплави
Під час Другої світової війни у Великій Британії розпочалось виробництво жароміцних сплавів Ni — Cr — Ti — Al, званих німоніками. Ці сплави, що були створені як результат легування ніхрому (типа Х20Н80) титаном (2,5 %) і алюмінієм (1,2 %) (автор: Вільям Гріффітс англ. W.T.Griffiths), мали помітну перевагу по жароміцності над ніхромами чи спеціальними легованими сталями. Поява цих сплавів послужила поштовхом для розвитку авіаційних газотурбінних двигунів. За порівняно короткий термін було створено велике число складнолегованих сплавів типу німонік (з Ti, Al, Nb, Ta, Co, Мо, W, В, Zr, Ce, La, Hf) з робочою температурою 850—1000 °C. Аналогами німоніків у США є сплави Інконель, за ГОСТ 5632-72 — це сплави ХН60ВТ (Inconel 600, Inconel 601), ХН56МВКЮ (Inconel 617), ХН75МБТЮ (Inconel 625), ХН60Ю (Inconel 718), ХН70МВТЮБ (Inconel X-750), ХН80ТБЮ, ХН73МБТЮ.
Ускладнення легування погіршує здатність сплавів до гарячої обробки тиском. Тому поряд із деформівними сплавами, поширення набули ливарні сплави, які можуть бути легованими більшою мірою, а отже, і жароміцнішими (до 1050 °C). Проте для ливарних сплавів характерна менша однорідність структури та, як наслідок цього, дещо ширше розсіювання властивостей.
Температурні деформації
Сплави з 45—55 % Ni, леговані у невеликих кількостях Cu або Co, мають однаковий зі склом лінійний коефіцієнт теплового розширення, що використовується в тих випадках, коли необхідно забезпечити герметичний контакт між склом і металом (сплав ковар).
Корозійностійкі сплави
Для хімічної апаратури, що працює у сильно агресивних середовищах. Наприклад, для середовищ соляної, сірчаної і фосфорної кислот різної концентрації при температурах, близьких до температури кипіння, широко використовуються сплави Ni — Мо або Ni — Cr — Мо, відомі під назвою хастелой, реманіт та ін. (марки H70M28, Н70М28Ф, Х15Н55М16В, Х15Н65М16В). Ці сплави перевершують по корозійній стійкості в подібних середовищах усі відомі корозієстійкі сталі.
Особливі властивості
Поєднання властивостей
На практиці застосовують ще цілу низку нікелевих сплавів (з Cr, Мо, Fe та інші елементи), що володіють сприятливим поєднанням механічних і фізико-хімічних властивостей, наприклад корозієстійкі сплави для пружин, тверді сплави для штампів та ін. Окрім власне нікелевих сплавів, нікель входить як один із компонентів до складу багатьох сплавів на основі інших металів (наприклад, алні сплави).
Магнітострикційні властивості сплавів
Сплави Ni із Co (4 або 18%) належать до групи магнітострикційних матеріалів. Завдяки хорошій корозійній стійкості в прісній і морській воді такі сплави є незамінним матеріалом для гідроакустичної апаратури.
Примітки
- INCONEL alloy 718 [ 17 травня 2017 у Wayback Machine.], Special Metals Corporation
- ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки.
- ГОСТ 5632-72 Стали высоколегированные и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки.
Джерела
- Металознавство: Підручник/О. М. Бялік, В. С. Черненко, В. М. Писаренко, Ю. Н. Москаленко. — 2-ге вид., перероб. і доп.- К.: Політехніка, 2006. — 384 с.
- Гуляев А. П. Металловедение. — М.: Металлургия, 1986. — 542 с.
- Ульянин Е. А., Свистунова Т. В., Левин Ф. Л. Коррозионностойкие сплавы на основе железа и никеля. — М.: Металлургия, 1986. — 263 с.
- Богородицкий Н. П., Пасынков В. В., Тареев Б. М. Электротехнические материалы. — Л.: Энергоатомиздат, 1985. — 304 с.
- Справочник по электротехническим материалам. В 3-х т. / Под ред. Ю. В. Корицкого и др. / Л.: Энергоатомиздат, 1986.
- Масленков С. Б. Жаропрочные стали и сплавы: справочник / С. Б. Масленков — М.: Металлургия, 1983. — 192 с.
- Марочник сталей и сплавов: справочник/ под общ. ред. В. Г. Сорокина. — М.: Машиностроение, 1989. — 640 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Ni kelevi spla vi angl nickel alloys ce splavi na osnovi nikelyu Nikelevij splav Inconel 718Zagalna harakteristikaZdatnist nikelyu rozchinyati v sobi znachnu kilkist inshih metaliv zberigayuchi pri comu plastichnist privela do stvorennya velikogo chisla nikelevih splaviv Korisni vlastivosti nikelevih splaviv pevnoyu miroyu obumovleni vlastivostyami samogo nikelyu sered yakih poryad zi zdatnistyu utvoryuvati tverdi rozchini z bagatma metalami vidilyayutsya feromagnetizm visoka korozijna stijkist v gazovih i ridkih seredovishah vidsutnist alotropichnih peretvoren Istorichna dovidkaUzhe z kincya 19 stolittya porivnyano shiroko vikoristovuyutsya midno nikelevi splavi sho harakterizuyutsya visokoyu plastichnistyu u poyednanni z visokoyu korozijnoyu stijkistyu dobrimi elektrichnimi ta inshimi vlastivostyami Z pochatku XX stolittya znahodyat zastosuvannya splavi tipu monel metalu yaki poryad z kunialyami vidilyayutsya sered konstrukcijnih materialiv poyednannyam visokoyi micnosti iz visokoyu himichnoyu stijkistyu u vodi kislotah micnih lugah na povitri Nikelevi splavi elektrotehnichnogo priznachennyaVazhlivu rol v tehnici vidigrayut feromagnitni splavi Ni 22 84 z Fe sho nalezhat do klasu magnito m yakih precizijnih materialiv Sered cih materialiv ye splavi sho harakterizuyutsya najvishim znachennyam magnitnoyi proniknosti splav permaloj yiyi stalistyu zalizonikelekobaltovij splav perminvar poyednannyam visokoyi namagnichenosti nasichennya i magnitnoyi proniknosti malonikelevij splav Taki splavi zastosovuyut v bagatoh galuzyah tehniki de potribna visoka chutlivist funkcijnih elementiv do zmini magnitnogo polya Vazhlivu rol v tehnici grayut legovani splavi Ni Cr Ni Mo i Ni Mn sho harakterizuyutsya cinnim poyednannyam elektrichnih vlastivostej visokim pitomim elektrichnim oporom malim znachennyam temperaturnogo koeficiyenta elektrichnogo oporu malim znachennyam termo ERS v pari z middyu Po velichini temperaturnogo koeficiyenta elektrichnogo oporu ci splavi postupayutsya manganinu v intervali kimnatnih temperatur prote mayut v 3 4 razi bilshij pitomij elektrichnij opir Golovna oblast zastosuvannya takih splaviv malogabaritni rezistivni elementi vid yakih vimagayetsya stalist elektrichnih vlastivostej v procesi sluzhbi Elementi vigotovlyayutsya yak pravilo z mikrodrotu abo tonkoyi strichki tovshinoyu 5 20 mkm Splavi na osnovi Ni Mo i Ni Cr zastosovuyut takozh dlya vigotovlennya malogabaritnih tenzorezistoriv sho harakterizuyutsya majzhe linijnoyu zalezhnistyu zmini elektrichnogo oporu vid velichini pruzhnoyi deformaciyi Temperaturni vlastivosti nikelevih splavivZharotrivki nikelevi splavi Zharotrivkist Ni sho na povitri dosit visoka i tak mozhe buti pokrashena shlyahom vvedennya Al Si abo Cr Zi splaviv takogo tipu vazhlive znachennya zavdyaki horoshomu poyednannyu termoelektrichnih vlastivostej i zharostijkosti mayut splav nikelyu z Al Si j Mn alyumel i splav Ni z 10 Cr hromel Hromel alyumelevi termopari nalezhat do chisla najposhirenishih termopar sho znajshli zastosuvannya v promislovosti ta laboratornij tehnici Znahodyat praktichne vikoristannya takozh termopari z hromelyu i kopelyu Vazhlive vzhivannya v tehnici otrimali zharostijki splavi Ni z Cr nihromi Najbilshogo poshirennya nabuli nihromi z 80 Ni yaki do poyavi hromaliv buli najzharotrivkishimi promislovimi materialami Sprobi zdesheviti nihromi zmenshennyam vmistu v nih Ni priveli do stvorennya u yakih znachna chastina Ni zamishena Fe Najposhirenishoyu viyavilasya kompoziciya z 60 Ni 15 Cr i 25 Fe hocha serjoznoyi konkurenciyi nihromam vona zrobiti ne zmogla Nihromi j feronihromi harakterizuyutsya ridkisnim poyednannyam visokoyi zharotrivkosti ta visokogo elektrichnogo oporu Tomu voni razom iz hromalyami ye dvoma najvazhlivishimi klasami splaviv sho vikoristovuyutsya dlya vigotovlennya visokotemperaturnih elektrichnih nagrivachiv Dlya elektronagrivnikiv v bilshosti vipadkiv vipuskayut nihromi legovani kremniyem do 1 5 u poyednanni z mikrodobavkami ridkozemelnih luzhnozemelnih abo in metaliv Granichna robocha temperatura nihromiv cogo tipu skladaye yak pravilo 1200 C a okremih marok i do 1250 C Nikelevi splavi sho mistyat 15 30 Cr legovani Al do 4 ye zharotrivkishimi vid splaviv legovanih Si Prote z nih vazhche otrimati odnoridni za skladom drit chi strichku sho neobhidne dlya nadijnoyi roboti elektronagrivachiv Tomu taki splavi vikoristovuyutsya zazvichaj dlya vigotovlennya zharotrivkih detalej sho pracyuyut pri temperaturah do 1250 C i ne zaznayut znachnih mehanichnih navantazhen Zharomicni nikelevi splavi Pid chas Drugoyi svitovoyi vijni u Velikij Britaniyi rozpochalos virobnictvo zharomicnih splaviv Ni Cr Ti Al zvanih nimonikami Ci splavi sho buli stvoreni yak rezultat leguvannya nihromu tipa H20N80 titanom 2 5 i alyuminiyem 1 2 avtor Vilyam Griffits angl W T Griffiths mali pomitnu perevagu po zharomicnosti nad nihromami chi specialnimi legovanimi stalyami Poyava cih splaviv posluzhila poshtovhom dlya rozvitku aviacijnih gazoturbinnih dviguniv Za porivnyano korotkij termin bulo stvoreno velike chislo skladnolegovanih splaviv tipu nimonik z Ti Al Nb Ta Co Mo W V Zr Ce La Hf z robochoyu temperaturoyu 850 1000 C Analogami nimonikiv u SShA ye splavi Inkonel za GOST 5632 72 ce splavi HN60VT Inconel 600 Inconel 601 HN56MVKYu Inconel 617 HN75MBTYu Inconel 625 HN60Yu Inconel 718 HN70MVTYuB Inconel X 750 HN80TBYu HN73MBTYu Uskladnennya leguvannya pogirshuye zdatnist splaviv do garyachoyi obrobki tiskom Tomu poryad iz deformivnimi splavami poshirennya nabuli livarni splavi yaki mozhut buti legovanimi bilshoyu miroyu a otzhe i zharomicnishimi do 1050 C Prote dlya livarnih splaviv harakterna mensha odnoridnist strukturi ta yak naslidok cogo desho shirshe rozsiyuvannya vlastivostej Temperaturni deformaciyi Splavi z 45 55 Ni legovani u nevelikih kilkostyah Cu abo Co mayut odnakovij zi sklom linijnij koeficiyent teplovogo rozshirennya sho vikoristovuyetsya v tih vipadkah koli neobhidno zabezpechiti germetichnij kontakt mizh sklom i metalom splav kovar Korozijnostijki splaviDlya himichnoyi aparaturi sho pracyuye u silno agresivnih seredovishah Napriklad dlya seredovish solyanoyi sirchanoyi i fosfornoyi kislot riznoyi koncentraciyi pri temperaturah blizkih do temperaturi kipinnya shiroko vikoristovuyutsya splavi Ni Mo abo Ni Cr Mo vidomi pid nazvoyu hasteloj remanit ta in marki H70M28 N70M28F H15N55M16V H15N65M16V Ci splavi perevershuyut po korozijnij stijkosti v podibnih seredovishah usi vidomi koroziyestijki stali Osoblivi vlastivostiPoyednannya vlastivostej Na praktici zastosovuyut she cilu nizku nikelevih splaviv z Cr Mo Fe ta inshi elementi sho volodiyut spriyatlivim poyednannyam mehanichnih i fiziko himichnih vlastivostej napriklad koroziyestijki splavi dlya pruzhin tverdi splavi dlya shtampiv ta in Okrim vlasne nikelevih splaviv nikel vhodit yak odin iz komponentiv do skladu bagatoh splaviv na osnovi inshih metaliv napriklad alni splavi Magnitostrikcijni vlastivosti splaviv Splavi Ni iz Co 4 abo 18 nalezhat do grupi magnitostrikcijnih materialiv Zavdyaki horoshij korozijnij stijkosti v prisnij i morskij vodi taki splavi ye nezaminnim materialom dlya gidroakustichnoyi aparaturi PrimitkiINCONEL alloy 718 17 travnya 2017 u Wayback Machine Special Metals Corporation GOST 10994 74 Splavy precizionnye Marki GOST 5632 72 Stali vysokolegirovannye i splavy korrozionnostojkie zharostojkie i zharoprochnye Marki DzherelaMetaloznavstvo Pidruchnik O M Byalik V S Chernenko V M Pisarenko Yu N Moskalenko 2 ge vid pererob i dop K Politehnika 2006 384 s ISBN 966 622 090 3 Gulyaev A P Metallovedenie M Metallurgiya 1986 542 s Ulyanin E A Svistunova T V Levin F L Korrozionnostojkie splavy na osnove zheleza i nikelya M Metallurgiya 1986 263 s Bogorodickij N P Pasynkov V V Tareev B M Elektrotehnicheskie materialy L Energoatomizdat 1985 304 s Spravochnik po elektrotehnicheskim materialam V 3 h t Pod red Yu V Korickogo i dr L Energoatomizdat 1986 Maslenkov S B Zharoprochnye stali i splavy spravochnik S B Maslenkov M Metallurgiya 1983 192 s Marochnik stalej i splavov spravochnik pod obsh red V G Sorokina M Mashinostroenie 1989 640 s