سبائك درجات الحرارة العالية المستندة إلى النيكل: دليل الاختيار والتطبيق للسبائك المستندة إلى النيكل
تسمى سبيكة مكونة من النيكل مثل المصفوفة والعناصر الأخرى سبيكة قائمة على النيكل. النيكل لديه خصائص ميكانيكية والفيزيائية والكيميائية ممتازة. يمكن أن تؤدي إضافة العناصر المناسبة إلى تحسين مقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل وقوة درجات الحرارة العالية ، وتحسين خصائص فيزيائية معينة. يمكن استخدام سبائك النيكل للأنابيب الإلكترونية ، والسبائك الدقيقة (السبائك المغناطيسية ، وسبائك المقاومة الدقيقة ، وسبائك التدفئة الكهربائية ، وما إلى ذلك) ، وسبائك درجات الحرارة العالية القائمة على النيكل ، والسبائك المقاومة للتآكل القائمة على النيكل ، والملحقة ، والإنترنت ، والإنترنت ، والأناقة الأخرى.
يمكن أن يشكل النيكل سبائك مختلفة مع النحاس والحديد والمنغنيز والكروم والسيليكون والمغنيسيوم. من بينها ، نيكل كوببر هو سبيكة مونيل الشهيرة ، التي تتمتع بقوة عالية ، ولدونة جيدة وخصائص كيميائية مستقرة في جو أقل من 750 درجة. يستخدم على نطاق واسع في الصناعة الكهربائية والأنابيب الفراغية والصناعة الكيميائية والمعدات الطبية وصناعة بناء السفن وغيرها من المجالات.
ما هي السبائك القائمة على النيكل؟
يشار إلى السبائك القائمة على النيكل بشكل عام على أنها سبائك مع محتوى NI يزيد عن 30wt ٪. يتجاوز محتوى NI للمنتجات الشائعة 50WT ٪. نظرًا لقوتها الميكانيكية ذات درجة الحرارة العالية الممتازة ومقاومة التآكل ، تسمى السبائك القائمة على النيكل ، إلى جانب السبائك القائمة على الحديد والكوبالت ، سبائك عالية الحرارة. يتم استخدامها عمومًا في بيئات درجات الحرارة العالية التي تتجاوز 540 درجة ، ويتم اختيار تصميمات السبائك المختلفة وفقًا لسيناريوهات استخدامها. غالبًا ما يتم استخدامها في بيئات التآكل المقاومة للتآكل ودرجات الحرارة العالية. مطلوب المعدات ذات القوة الميكانيكية عالية الحرارة. شائع الاستخدام في مجال الفضاء أو الطاقة أو الصناعات البتروكيماوية أو مجالات الإلكترونيات\/الإلكترونيات البصرية الخاصة.
دور العناصر في السبائك القائمة على النيكل
الحديث عن السبائك القائمة على النيكل ، أول شيء نتحدث عنه هو عنصر النيكل.
مثل الحديد والنحاس ، تم استخدام النيكل كسبائك منذ ظهور الحضارة. ولكن بالمقارنة مع الصلب والنحاس والبرونز ، فإن سبائك النيكل هي من أصحاب النيكل في الصناعة الكيميائية. مع التقدم المستمر لتكنولوجيا المعادن والتصنيع ، تم الترويج لتطوير سبائك النيكل ، والذي عزز تطبيقه على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية. تتمتع سبائك النيكل بمقاومة ممتازة للتآكل والقوة والصلابة والاستقرار المعدني وأداء المعالجة وأداء اللحام. تتمتع العديد من سبائك النيكل أيضًا بمقاومة ممتازة للحرارة ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب قوة درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل الكيميائي في درجات حرارة عالية.
الدور الرئيسي للنيكل في السبائك القائمة على النيكل هو تغيير التركيب البلوري للمادة. تتمثل إحدى القيمة المهمة للنيكل في السبائك القائمة على النيكل في تكوين بنية بلورية من الأوستينيت ، وبالتالي تحسين اللدونة وقابلية اللحام والصلابة.
وظائف العناصر المختلفة في السبائك القائمة على النيكل باستثناء النيكل هي كما يلي:
دور عناصر البورون والسيليكون: يقلل بشكل كبير من نقطة انصهار السبائك ، وتوسيع نطاق درجة حرارة السائل الصلب ، ويشكل انصهارًا منخفضًا ؛ تقليل إزالة الأكسدة وإزالة الخبث. تصلب وتعزيز الطلاء. تحسين أداء العملية التشغيلية.
دور العناصر النحاسية: تحسين مقاومة التآكل للأحماض غير المؤكسدة.
دور عناصر الكروم: حل الصلبة تقوية وتخميل ؛ تحسين مقاومة التآكل ومقاومة أكسدة درجة الحرارة العالية ؛ من السهل تشكيل الكروم المفرط في تشكيل كربيد الكروم والكروم البوروهيدريد المراحل الصلبة مع الكربون والبورون ، وبالتالي تحسين صلابة وارتداء المقاومة للسبائك.
دور عناصر الموليبدينوم: نصف القطر الذري كبير ، يتم تشويه الشبكة بشكل كبير بعد محلول صلب ، ويقوي مصفوفة السبائك بشكل كبير ، ويحسن قوة درجات الحرارة العالية والصلابة الحمراء للمصفوفة ؛ يمكن أن تقطع بنية الشبكة وتقليلها في الطلاء ؛ تحسين مقاومة التجويف والتآكل لسبائك الدقة القائمة على النيكل.
خصائص السبائك القائمة على النيكل
تتميز سبائك النيكل العادية والكريميوم على وجه الخصوص بمقاومة حرارة عالية للغاية تصل إلى حوالي 750 درجة مئوية وبالتالي فهي قادرة على تحمل الأحمال الثابتة بالقرب من نقطة الانصهار. كما أن لديهم ليونة ممتازة وقوة الشد ، والتوصيل الحراري المنخفض ، وخصائص تشكيل البرد الجيدة ومقاومة التآكل العالية. تجعل هذه السبائك ذات الكثافة المنخفضة ، والمقاومة الكيميائية العالية ومقاومة التآكل العالية هذه سبيكة مناسبة بشكل خاص للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية حيث يكون الألومنيوم والفولاذ غير مستقر.
إن خصائص التطبيق المواتية للسبائك تجعل المعالجة أكثر صعوبة: لا يمكن استخدام سرعات القطع المنخفضة نسبيًا إلا في المناطق ذات الأدوات القصيرة. عند تصنيع الألومنيوم مع أدوات قطع كربيد غير مصممة ، تكون حياة الأداة القياسية بضعة أيام. من أجل تصنيع الحديد الدكتلي ، يتم تقليل حياة الأداة إلى حوالي ساعة واحدة ، بينما بالنسبة للسبائك القائمة على النيكل ، تتراوح عمر الأداة بين خمس وعشر دقائق.
سبائك النيكل أغلى من الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك ، فإن المقارنة الاقتصادية القائمة على التكاليف الأولية بدلاً من تكاليف دورة الحياة قد تحتاج إلى أن تكون أكثر دقة. على سبيل المثال ، يبلغ سعر سبيكة NI-CR-MO حوالي 8 أضعاف سعر الفولاذ المقاوم للصدأ 5CR {4}} و 2 أضعاف الفولاذ المقاوم للصدأ الفائق. ومع ذلك ، نظرًا لمقاومة التآكل الممتازة لسبائك النيكل ، غالبًا ما يتم تعويض التكلفة الأولية عن طريق توفير التكاليف على المدى الطويل من عمر المعدات الممتدة ، وانخفاض تكاليف الصيانة ، والحد الأدنى من وقت التوقف.
تتشابه الخصائص الفيزيائية لسبائك النيكل مع تلك الموجودة في 300 سلسلة من الفولاذ المقاوم للصدأ. معدل التمدد الحراري للسبائك القائمة على النيكل يعادل تقريبًا معدل الصلب الكربوني ، ولكنه أقل بكثير من 300 سلسلة من الفولاذ المقاوم للصدأ.
في حين أن الموصلية الحرارية للنيكل النقي أعلى من الصلب الكربوني ، فإن الموصلية الحرارية لمعظم سبائك النيكل أقل بكثير ، وفي بعض الحالات أقل من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي.
بالإضافة إلى النيكل النقي ، فإن قوة سبائك النيكل المستخدمة في صناعة المعالجة الكيميائية أعلى بكثير من 300 سلسلة من الفولاذ المقاوم للصدأ. سبائك النيكل لديها أيضا ليونة جيدة جدا والصلابة. وترد في القسم الثامن في القسم الثامن من الغلاية ASME ورمز أوعية الضغط في القسم الثامن من غلاية ASME ورمز أوعية الضغط في القسم الثامن من الغلاية ASME ورمز ASME غلاية ورمز أوعية الضغط الأقصى المسموح به لمعظم السبائك المستخدمة في المعدات الكيميائية في القسم الثامن من الغلاية ASME ورمز أوعية الضغط.
سبائك النيكل هي الهياكل المجهرية الأوستنية بالكامل. تقريبا جميع سبائك النيكل المستخدمة في الصناعة الكيميائية معززة الحل الصلب. تأتي الزيادة في قوتها من إضافة عناصر تصلب فعالة ، مثل الموليبدينوم والتنغستن ، بدلاً من تكوين كربيد. مثل الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ، لا يمكن تعزيز سبائك النيكل الصلبة عن طريق المعالجة الحرارية ، فقط عن طريق العمل البارد.
يمكن تعزيز فئة كبيرة أخرى من السبائك القائمة على النيكل عن طريق تصلب هطول الأمطار. معظم هذه السبائك متخصصة لتطبيقات القوة العالية للغاية ، مثل تلك المستخدمة في إنتاج النفط والغاز العميق وعمليات الضغط العالية للغاية.
إلى جانب الصمامات وأجزاء الآلات الدوارة ، فإن السبائك القائمة على النيكل المتصلب على هطول الأمطار لها تطبيقات محدودة في المعدات الكيميائية. وتشمل هذه السبائك توربينات الغاز ، والاحتراق ، والطائرات.
