Yüksek sıcaklık nikel alaşımları

Nikel, dünyadaki en yaygın beşinci unsurdur, ancak geçen yüzyıla kadar ticari kullanımı madencilik ve rafine etme zorluğu nedeniyle sınırlıydı. Jet motorlarının gelişimi, yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemeti koruyabilen nikel bazlı alaşımların geliştirilmesi için önemli bir katalizördü.

Nikel, bakır (1084 santigrat) ve alüminyum (660 derece santigrat) gibi metallerden çok daha yüksek olan 1453 santigrat dereceli bir erime noktasına sahiptir, ancak tungsten (3400 derece Celsius) gibi metallerden çok daha düşüktür. Bununla birlikte, yüksek sıcaklık performansı sadece metalin erime noktası ile ilgili değildir, aksi takdirde demir (1150 derece santigrat) veya çelik (1400 derece santigrat) daha yaygın olarak kullanılır. Nikel ve nikel alaşımlarının bir başka özelliği, ısıtıldığında kalın ve stabil bir pasif oksit tabakası oluşturma yetenekleridir, bu da onları daha fazla korozyondan korur, bu da yüksek sıcaklıklarda çalışmasına izin verir. Bu oksit tabakası, metalin maruz kaldığı sıcaklığa ve ortama bağlı olarak birkaç mikron kalınlığında olabilir. Nikel alaşımları ayrıca, çeşitli kimyasal işleme veya rafinasyon işlemlerinde gazların çatlaması gibi yüksek sıcaklıklarda karbon varlığı olan karbürizasyona karşı dirençlidir.

Güçlendirme Mekanizmaları
Spesifik alaşıma bağlı olarak, yüksek sıcaklık mukavemeti katı çözelti güçlendirme veya yağış güçlendirme ile korunur. Katı çözelti güçlendirme mekanizması, nikelin kristal kafesine alaşım elemanlarının atomlarının eklenmesidir. Kristal yapının bu bozulması, "çıkıkların" hareketini yavaşlatarak veya önleyerek deformasyonu daha da zorlaştırır. Molibden gibi elemanlar, gücü arttırmak için Inconel 625'e (Alaşım 625, UNS N06625, 2.4856) eklenir.

Yağış güçlenmesinde, az miktarda niyobyum, titanyum ve alüminyum, intermetalik çökeltiler oluşturmak için nikel ile birleştirilir. Bu çökeltiler yaşlanma olarak da bilinen son ısıl işlem sırasında oluşur. Bu çökeltiler ayrıca kristal yapıdaki çıkıkların hareketini yavaşlatır, bu da mukavemeti ve tokluğu arttırır. Daha yüksek sıcaklıklarda, bu mekanizma havacılık uygulamalarında iyi kullanılan sürünme olasılığını da azaltır. Yağış güçlendirmesini kullanan nikel alaşımları arasında Inconel 718 (alaşım 718, UNS N07718, 2.4668), Inconel 725 (alaşım 725, UNS N07725), Incoloy 925 (aloy 925, UNS 11}} (Alloy K {{{{{{{{{{ 2.4375).

Inconel 718 ve Inconel 625 gibi alaşımlar, mekanik özelliklerinin çoğunu 650 santigrat dereceye (1200 derece Fahrenheit) kadar sıcaklıklarda tutar, ancak 1000 derece Celsius'a (1800 derece Fahrenheit) yaklaşan sıcaklıklarda seçici olarak kullanılabilir.

Nikel alaşımları diğer birçok metalle kolayca alaşımlar, kuvvete ek olarak korozyon direncini ve diğer fiziksel özellikleri iyileştirebilir. Korozyonu ve oksidasyon direncini arttırmak için genellikle krom ve molibden eklenir, özellikle molibdenin çukurlaşma direncini arttırdığı düşünülmektedir. Bakır ayrıca Incoloy 825 alaşımında, sülfürik, fosforik ve hidroklorik asitler gibi asitleri azaltmaya karşı direncini arttırmak için kullanılır.