Nikkelegeringer med høj temperatur
Nikkel er det femte mest almindelige element på jorden, men indtil det sidste århundrede var dens kommercielle brug begrænset på grund af vanskeligheden ved minedrift og raffinering. Udviklingen af jetmotorer var en vigtig katalysator for udviklingen af nikkelbaserede legeringer, der er i stand til at opretholde høj styrke ved høje temperaturer.
Nikkel har et smeltepunkt på 1453 grader Celsius, som er meget højere end metaller såsom kobber (1084 grader Celsius) og aluminium (660 grader Celsius), men meget lavere end metaller såsom wolfram (3400 grader Celsius). Imidlertid handler ydelse med høj temperatur ikke kun om metalets smeltepunkt, ellers ville jern (1150 grader celsius) eller stål (1400 grader celsius) blive brugt mere udbredt. En anden egenskab ved nikkel- og nikkellegeringer er deres evne til at danne et tykt og stabilt passivt oxidlag, når de opvarmes, hvilket beskytter dem mod yderligere korrosion, hvilket giver dem mulighed for at fungere ved høje temperaturer. Dette oxidlag kan være op til flere mikroner, der er tyk, afhængigt af temperaturen og miljøet, som metallet udsættes for. Nikkelslegeringer er også resistente over for karburisering, som er tilstedeværelsen af kulstof ved høje temperaturer, såsom under revner af gasser i forskellige kemiske behandlings- eller raffineringsoperationer.
Styrke mekanismer
Afhængig af den specifikke legering opretholdes dens høj temperaturstyrke ved fast opløsningsstyrke eller nedbørsstyrke. Mekanismen til styrkelse af fast opløsning er tilsætning af atomer af legeringselementer til nikkelens krystalgitter. Denne forstyrrelse af krystalstrukturen gør deformation vanskeligere ved at bremse eller forhindre bevægelse af "dislokationer". Elementer såsom molybdæn tilsættes til Inconel 625 (legering 625, UNS N06625, 2.4856) for at øge styrken.
Ved nedbør styrkes små mængder niobium, titanium og aluminium med nikkel til dannelse af intermetalliske bundfald. Disse bundfald dannes under den endelige varmebehandling, også kendt som aldring. Disse bundfald bremser også bevægelsen af dislokationer i krystalstrukturen, hvilket øger styrke og sejhed. Ved højere temperaturer reducerer denne mekanisme også sandsynligheden for krybning, som er godt udnyttet i luftfartsanvendelser. Nikkelslegeringer, der bruger nedbørsstyrke, inkluderer Inconel 718 (legering 718, UNS N07718, 2.4668), Inconel 725 (legering 725, UNS N07725), incoloy 925 (Alloy 925, UNS N09925), og Monel K {{-500} (Alloy K {{12}, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS, UNS N09925) N05500, 2.4375).
Legeringer som Inconel 718 og Inconel 625 bevarer de fleste af deres mekaniske egenskaber ved temperaturer op til 650 grader Celsius (1200 grader Fahrenheit), men kan selektivt bruges ved temperaturer, der nærmer sig 1000 grader Celsius (1800 grader Fahrenheit).
Fordi nikkellegeringer let med mange andre metaller, kan det forbedre korrosionsmodstand og andre fysiske egenskaber ud over styrke. Krom og molybdæn tilsættes ofte for at forbedre korrosion og oxidationsmodstand, hvor især molybdæn betragtes som at forbedre pittingresistensen. Kobber bruges også i incoloy 825 -legering til at forøge dens resistens mod reduktion af syrer, såsom svovl, fosfor og saltsyrer.
