1. ما معنى سبيكة النيكل؟
سبيكة النيكل هي مادة معدنية تتكون في المقام الأول من النيكل (عادة ما تشكل 50 ٪ أو أكثر من تكوينها) جنبا إلى جنب مع عناصر أخرى مثل الكروم أو الحديد أو النحاس أو الموليبدينوم أو التيتانيوم أو الألومنيوم أو الكربون. تتم إضافة عناصر السبائك هذه لتعزيز خصائص النيكل المحددة ، مثل القوة ، أو مقاومة التآكل ، أو مقاومة الحرارة ، أو ليونة. على عكس النيكل النقي ، الذي يتمتع بقوة معتدلة وتطبيقات محدودة ، تم تصميم سبائك النيكل لأداء في بيئات متطرفة فيما يتعلق بدرجات حرارة عالية ، أو مواد كيميائية تآكل ، أو إعدادات الضغط العالي التي تجعلها مهمة في الصناعات مثل الفضاء والطاقة والمعالجة الكيميائية.
2. ما هي الأنواع المختلفة من سبائك النيكل؟
يتم تصنيف سبائك النيكل بناءً على عناصر السبائك الأولية والتطبيقات المقصودة. تشمل الأنواع الشائعة:
سبائك النيكل كروميوم:
تحتوي هذه السبائك (على سبيل المثال ، Inconel ، nimonic) على الكروم (10-30 ٪) لتعزيز الأكسدة ومقاومة التآكل ، وخاصة في درجات الحرارة العالية. لا يستخدم Inconel 718 ، على سبيل المثال ، على نطاق واسع في محركات النفاثة وتوربينات الغاز بسبب قوتها في درجات الحرارة تصل إلى 1000 درجة.
تحتوي هذه السبائك (على سبيل المثال ، Inconel ، nimonic) على الكروم (10-30 ٪) لتعزيز الأكسدة ومقاومة التآكل ، وخاصة في درجات الحرارة العالية. لا يستخدم Inconel 718 ، على سبيل المثال ، على نطاق واسع في محركات النفاثة وتوربينات الغاز بسبب قوتها في درجات الحرارة تصل إلى 1000 درجة.
سبائك النيكل:
يسيطر عليه النيكل والحديد ، مع إضافات صغيرة من عناصر مثل الموليبدينوم أو النحاس. ومن الأمثلة على ذلك Insar (36 ٪ من النيكل ، 64 ٪ من الحديد) ، والمعروف عن توسعه الحراري المنخفض للغاية ، مما يجعله مثاليًا للأدوات الدقيقة ومكونات الفضاء الجوي.
يسيطر عليه النيكل والحديد ، مع إضافات صغيرة من عناصر مثل الموليبدينوم أو النحاس. ومن الأمثلة على ذلك Insar (36 ٪ من النيكل ، 64 ٪ من الحديد) ، والمعروف عن توسعه الحراري المنخفض للغاية ، مما يجعله مثاليًا للأدوات الدقيقة ومكونات الفضاء الجوي.
سبائك النيكل copper:
سبائك مثل مونيل (65-70 ٪ من النيكل ، 20-29 ٪ من النحاس) تتفوق في مقاومة التآكل من مياه البحر ، والأحماض ، والقلويات. يتم استخدامها في الهندسة البحرية والمعالجة الكيميائية ومصافي النفط.
سبائك مثل مونيل (65-70 ٪ من النيكل ، 20-29 ٪ من النحاس) تتفوق في مقاومة التآكل من مياه البحر ، والأحماض ، والقلويات. يتم استخدامها في الهندسة البحرية والمعالجة الكيميائية ومصافي النفط.
سبائك النيكل molybdenum:
توفر السبائك مثل سلسلة Hastelloy B (النيكل مع 26-30 ٪ من الموليبدينوم) مقاومة استثنائية لحمض الهيدروكلوريك وبيئات تقليل أخرى ، مما يجعلها ذات قيمة في المفاعلات الكيميائية.
توفر السبائك مثل سلسلة Hastelloy B (النيكل مع 26-30 ٪ من الموليبدينوم) مقاومة استثنائية لحمض الهيدروكلوريك وبيئات تقليل أخرى ، مما يجعلها ذات قيمة في المفاعلات الكيميائية.
سبائك النيكل تيتانيوم (سبائك الذاكرة):
المعروفة باسم Nitinol ، هذه السبائك (55 ٪ النيكل ، 45 ٪ التيتانيوم) تظهر خصائص ذاكرة الشكل-إنها تعود إلى شكل مطبو مسبقًا عند تسخينه. يتم استخدامها في الأجهزة الطبية (على سبيل المثال ، الدعامات) ومكونات الفضاء.
المعروفة باسم Nitinol ، هذه السبائك (55 ٪ النيكل ، 45 ٪ التيتانيوم) تظهر خصائص ذاكرة الشكل-إنها تعود إلى شكل مطبو مسبقًا عند تسخينه. يتم استخدامها في الأجهزة الطبية (على سبيل المثال ، الدعامات) ومكونات الفضاء.
3. ما هي مزايا سبائك النيكل؟
تقدم سبائك النيكل مجموعة فريدة من المزايا التي تجعلها لا غنى عنها في التطبيقات الصعبة:
قوة درجات الحرارة العالية الاستثنائية: يحتفظون بالقوة الميكانيكية حتى في درجات الحرارة التي تتجاوز 600 درجة ، تتفوق على معظم المعادن (بما في ذلك الألومنيوم والصلب). هذا يجعلها مثالية للمحركات النفاثة وتوربينات الغاز وأجزاء الفرن.
مقاومة تآكل متفوقة: يقاومون الهجوم من المواد الكيميائية (الأحماض ، القلويات) ، مياه البحر ، والأكسدة ، مما يضمن طول العمر في البيئات القاسية مثل النباتات الكيميائية والمعدات البحرية.
ليونة وتشكيل: العديد من سبائك النيكل مرنة ، مما يتيح لها تشكيلها في أشكال معقدة (على سبيل المثال ، الأنابيب أو الأوراق أو المكونات المعقدة) دون تكسير.
الخصائص المغناطيسية والكهربائية: هناك بعض السبائك (على سبيل المثال ، البرمجة) التي تسيطر على نفاذية مغناطيسية ، مفيدة في المحولات وأجهزة الاستشعار ، بينما يقوم الآخرون بإجراء الكهرباء بشكل موثوق في إعدادات عالية الحرارة.
مقاومة زحف: يقاومون التشوه التدريجي (الزحف) تحت الإجهاد طويل الأجل في درجات حرارة عالية ، وهو أمر بالغ الأهمية للنزاهة الهيكلية في أنظمة توليد الطاقة.
4. ما هي عيوب النيكل؟
في حين أن النيكل وسبائكه لهما العديد من الفوائد ، فإنهم يقدمون أيضًا عيوبًا ملحوظة:
تكلفة عالية: النيكل هو معدن نادر نسبيا ، واستخلاصه ومعالجته مكلفة. هذا يجعل سبائك النيكل أكثر تكلفة بكثير من بدائل مثل الصلب أو الألومنيوم ، مما يحد من استخدامها في التطبيقات الحساسة للتكلفة.
كثافة عالية: النيكل لديه كثافة ~ 8.9 جم/سم ، أعلى بكثير من الألومنيوم (~ 2.7 جم/سم) أو المغنيسيوم. هذا يجعل سبائك النيكل ثقيلة ، وهو أمر غير مؤات في التطبيقات المهمة للوزن مثل تصميم السيارات أو تصميم الفضاء ، حيث تكون نسبة القوة إلى الوزن المفتاح.
القابلية لبعض التآكل: في حين أن المقاومة للعديد من العوامل المسببة للتآكل ، فإن النيكل وسبائكه يمكن أن يعاني من تكسير تآكل الإجهاد في بيئات محددة (على سبيل المثال ، المياه ذات درجة الحرارة العالية مع أيونات الكلوريد) أو من الهجوم بواسطة مركبات الكبريت في درجات حرارة مرتفعة.
توافر محدود: تتركز احتياطيات النيكل في عدد قليل من البلدان (على سبيل المثال ، إندونيسيا ، الفلبين ، روسيا) ، مما يؤدي إلى نقاط الضعف في سلسلة التوريد وتقلب الأسعار بسبب القيود الجيوسياسية أو البيئية.
سمية المخاوف: يمكن أن يكون غبار النيكل أو الأبخرة سامة إذا تم استنشاقه ، وقد يطور بعض الأفراد ردود الفعل التحسسية تجاه النيكل ، وتقييد استخدامه في المنتجات الاستهلاكية مثل المجوهرات أو الزرع الطبي في الحالات الحساسة.
