Leghe di nichel ad alta temperatura
Il nichel è il quinto elemento più comune sulla terra, ma fino allo scorso secolo il suo uso commerciale era limitato a causa della difficoltà di mining e raffinazione. Lo sviluppo di motori a reazione è stato un importante catalizzatore per lo sviluppo di leghe a base di nichel in grado di mantenere un'alta resistenza ad alte temperature.
Il nichel ha un punto di fusione di 1453 gradi Celsius, che è molto più alto dei metalli come il rame (1084 gradi Celsius) e l'alluminio (660 gradi Celsius), ma molto più bassi dei metalli come il tungsteno (3400 gradi Celsius). Tuttavia, le prestazioni ad alta temperatura non riguardano solo il punto di fusione del metallo, altrimenti il ferro (1150 gradi Celsius) o l'acciaio (1400 gradi Celsius) sarebbero più ampiamente utilizzati. Un'altra proprietà di leghe di nichel e nichel è la loro capacità di formare uno strato di ossido passivo spesso e stabile quando riscaldati, che li protegge da un'ulteriore corrosione, che consente loro di funzionare ad alte temperature. Questo strato di ossido può avere uno spessore di diversi micron, a seconda della temperatura e dell'ambiente a cui il metallo è esposto. Le leghe di nichel sono anche resistenti alla carburizzazione, che è la presenza di carbonio ad alte temperature, come durante la crepa di gas in varie operazioni di lavorazione chimica o raffinazione.
Meccanismi di rafforzamento
A seconda della lega specifica, la sua resistenza ad alta temperatura è mantenuta dal rafforzamento della soluzione solida o dal rafforzamento delle precipitazioni. Il meccanismo di rafforzamento della soluzione solida è l'aggiunta di atomi di elementi legati al reticolo cristallino del nichel. Questa perturbazione della struttura cristallina rende più difficile la deformazione rallentando o impedendo il movimento delle "dislocazioni". Elementi come il molibdeno vengono aggiunti a Inconel 625 (lega 625, UNS N06625, 2.4856) per aumentare la forza.
Nel rafforzamento delle precipitazioni, piccole quantità di niobio, titanio e alluminio sono combinate con nichel per formare precipitati intermetallici. Questi precipitati si formano durante il trattamento termico finale, noto anche come invecchiamento. Questi precipitati rallentano anche il movimento delle dislocazioni nella struttura cristallina, che aumenta la forza e la tenacità. A temperature più elevate, questo meccanismo riduce anche la probabilità di creep, che è ben utilizzato nelle applicazioni aerospaziali. Le leghe di nichel che utilizzano il rafforzamento delle precipitazioni includono Inconel 718 (lega 718, UNS N07718, 2.4668), Inconel 725 (lega 725, UNS N07725), incoloy 925 (lega 925, UNS N09925) e Monel K -500} (Tally K {{{} (Alion 925, UNS N09925) e Monel K -500} (Tally K {{{} (Alion 925, UNS N09925) e Monel K -500} (Toloia K {{} (Wi) (UNS ALLAY 925, UNS N09925) e Monel K -500} (Tally K {{} (Wi) N05500, 2.4375).
Leghe come Inconel 718 e Inconel 625 mantengono la maggior parte delle loro proprietà meccaniche a temperature fino a 650 gradi Celsius (1200 gradi Fahrenheit), ma possono essere utilizzati selettivamente a temperature che si avvicinano a 1000 gradi Celsius (1800 gradi Fahrenheit).
Poiché le leghe di nichel prontamente con molti altri metalli, possono migliorare la resistenza alla corrosione e altre proprietà fisiche oltre alla forza. Il cromo e il molibdeno vengono spesso aggiunti per migliorare la resistenza alla corrosione e all'ossidazione, con il molibdeno in particolare considerato per migliorare la resistenza alla corrriente. Il rame è anche usato nella lega 825 per migliorare la sua resistenza alla riduzione degli acidi come acidi solforici, fosforici e cloridrato.
