고온 니켈 합금

니켈은 지구상에서 다섯 번째로 가장 흔한 요소이지만, 지난 세기까지 광업 및 정제의 어려움으로 인해 상업적 사용이 제한되었습니다. 제트 엔진의 개발은 고온에서 고강도를 유지할 수있는 니켈 기반 합금의 개발을위한 중요한 촉매였습니다.

니켈은 섭씨 1453 도의 용융점이 있으며, 이는 구리 (1084도 섭씨) 및 알루미늄 (섭씨 660도)과 같은 금속보다 훨씬 높지만 텅스텐 (3400도 섭씨)과 같은 금속보다 훨씬 낮습니다. 그러나 고온 성능은 금속의 융점에 관한 것이 아니라 철 (1150도 섭씨) 또는 강철 (섭씨 1400도)이 더 널리 사용될 것입니다. 니켈 및 니켈 합금의 또 다른 특성은 가열 될 때 두껍고 안정적인 수동 산화물 층을 형성하는 능력으로, 추가 부식으로부터 보호하여 고온에서 작동 할 수 있습니다. 이 산화물 층은 금속이 노출되는 온도와 환경에 따라 최대 몇 미크론 두께 일 수 있습니다. 니켈 합금은 또한 기화에 내성이 있는데, 이는 다양한 화학적 가공 또는 정제 작업에서 가스의 균열과 같은 고온에서 탄소의 존재입니다.

강화 메커니즘
특정 합금에 따라 고온 강도는 고체 용액 강화 또는 강화 강화에 의해 유지됩니다. 고체 용액 강화의 메커니즘은 니켈의 결정 격자에 합금 요소의 원자를 첨가하는 것입니다. 이러한 결정 구조의 섭동은 "탈구"의 움직임을 늦추거나 방지함으로써 변형을 더욱 어렵게 만듭니다. 몰리브덴과 같은 요소는 강도를 증가시키기 위해 Inconel 625 (Alloy 625, UNS N06625, 2.4856)에 첨가됩니다.

침전 강화에서, 소량의 니오 비움, 티타늄 및 알루미늄은 니켈과 결합되어 금속 간 침전물을 형성한다. 이러한 침전물은 노화라고도하는 최종 열처리 동안 형성된다. 이러한 침전은 또한 결정 구조에서의 탈구의 움직임을 늦추어 강도와 인성을 증가시킨다. 더 높은 온도 에서이 메커니즘은 또한 항공 우주 응용 분야에 잘 활용되는 크리프의 가능성을 줄입니다. 침전 강화를 이용하는 니켈 합금은 Inconel 718 (합금 718, UNS N07718, 2.4668), Inconel 725 (합금 725, UNS N07725), Incoloy 925 (합금 925, UNS N09925) 및 Monel K {{11} (Alloy k {12}}을 포함합니다. N05500, 2.4375).

Inconel 718 및 Inconel 625와 같은 합금은 섭씨 650도 (화씨 1200도)까지의 온도에서 대부분의 기계적 특성을 유지하지만 섭씨 1000도 (1800도)에 접근하는 온도에서 선택적으로 사용할 수 있습니다 (화씨 1800도).

니켈 합금은 다른 많은 금속으로 쉽게 쉽게 이루어 지므로 강도 외에도 내식성 및 기타 물리적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 크롬 및 몰리브덴은 종종 부식 및 산화 저항성을 향상시키기 위해 첨가되며, 특히 몰리브덴은 구덩이 저항성을 향상시키는 것으로 간주됩니다. 구리는 또한 incoloy 825 합금에 사용되어 황산, 인산 및 염산과 같은 산을 환원시키는 것에 대한 내성을 향상시킨다.