Сплавы на основе никеля

Сплавы с никелем

Преобладание никеля дает сплавам яркий серебристый блеск, защиту от коррозии, жаростойкость и механическую прочность.

Никелево-молибденовые сплавы

Поскольку основная добавка к никелю в этих сплавах — молибден, то главная характеристика материалов – жаропрочность. Из уасполлоя (waspaloy) делают лопатки для авиационных двигателей. Во всех никелевых термостойких сплавах должно быть не меньше 12 легирующих компонентов, а в уаспаллое их 14. Главные добавки, кроме молибдена — хром, алюминий и титан. Состав разработан в США в середине прошлого века, но в последующие десятилетия он постоянно усовершенствовался.

Еще один из жаропрочных сплавов с похожим составом — хастеллой. Астролой также схож по составу с уаспалоем, но в astroloy значительно меньше хрома, зато больше кобальта, молибдена и алюминия. Астролой может выдержать температуру 980°С, сохраняет прочность при давлении более 100 мегапаскаль в течение 100 часов.  Такие качества позволяют использовать сплав в космической технике.

Никелево-молибденовые пермаллои отличаются очень высокой магнитной проницаемостью. Из них делают сердечники для радиотехнических и измерительных приборов.

Инконель

В этом сплаве лучшие качества никеля усилены хромом в доле не меньше 18%. Еще присутствует около 7% железа и 2,5% титана, немного ниобия и алюминия. В inconel титан взаимодействует с небольшим количеством углерода. Образуется карбид, который повышает твердость материала.

Удимет

Есть несколько рецептов варки этого жаропрочного деформируемого сплава. Во всех модификациях udimet чуть больше половины никеля, примено равное количество хрома и кобальта, есть по 3-5% титана, алюминия и молибдена. Выдерживает давление почти 300 мегапаскаль при температуре больше 800°С больше 1000 часов.

Нимоник

Этот сплав похож по составу на удимет и инконель. Разработан и производится преимущественно в Великобритании. Но там другие соотношения хрома и кобальта, их может быть до 22%. В некоторых разновидностях nimonic отсутствует молибден, но всегда есть титан и алюминий, от 0,2% до 6%. Сплав сохраняет работоспособность при температурах до 1000°C. Нимоник легко обрабатывается горячим прокатом и сложнее поддается холодным способам формования. Используется для турбин и ракет.

Рене

Относится к литейным никелевым сплавам. Процент содержания никеля во всех литейных сплавах около 60. Хрома и кобальта по 10-15%, алюминия, титана и никеля 3-5%. Есть добавки циркония. Отдельные разновидности rene усилены вольфрамом и гафнием. Есть монокристаллические формы rene, которые могут обеспечить еще большую прочность газовым турбинам.

Порошковые никелевые сплавы для жаростойких покрытий

Эти материалы применяются для оборудования, контактирующего с высокими температурами – раскаленным паром, расплавленными металлическими или полимерными массами. Они формируют поверхностный слой на деталях горячего тракта: в сопловых поверхностях, камерах сгорания, жаровых трубах. Обычно эти порошки предварительно восстанавливают и распыляют водой. После этого из них можно изготовить конструкционные детали путем спекания.

Порошки их этой группы сплавов могут наноситься на поверхность разными способами: газоплазменным, высокоскоростным, плазменным, детонационным напылением, плазменной наплавкой.

Нихромовые порошки

Нихромами называют сплавы на основе никеля с долей хрома от 15% до 23%. В хромоникелевом сплаве Х20Н80 основной легирующий компонент хром, его 20%, об этом говорит часть названия Х20. Почти 80% приходится на никель, что обозначено как Н80. Возможны небольшие примеси кремния, марганца, углерода, серы. Буквы ПР в названии означают, что порошок распылен газом. Если ПРВ, то материал распылен водой. Состоит из округлых или неправильных частиц разных размеров, в пределах 40-160мкм. Полученный путем восстановления такой же хромоникелевый сплав называется ПХ20Н80.

Интерметаллидные никелево-алюминиевые порошки

Эти порошки получают газотермическим распылением (ПР) или восстановлением (ПВ). Н85Ю15 - жаростойкий восстановленный порошковый сплав с 85% никеля и 15% алюминия. Формирует покрытия с высокой устойчивостью к щелочным и нейтральным водным растворам. Обычно применяют в качестве подслоя, на который наносят карбиды и оксиды. Из ПВ-Н70Ю30 с соотношением никеля и алюминия 70:30 получают покрытия, способные выдержать температуру порядка 1200°С.  Спеканием можно получить особо прочные конструкционные элементы. Еще выше прочностные качества у хромо-никелево-алюминиевых интерметаллидных порошков.

Никелево-боро-кремниевые сплавы

Эти материалы являются самофлюсующимися. Это значит, что при напылении или наплавке с их поверхности самопроизвольно удаляются оксиды. Покрытие из никелево-боро-кремниевого сплава обладает высокой коррозионной устойчивостью к морским и пресным водам, нефти, аммиаку и другим газовым средам с температурой до 700°С. Но в кислой среде у этих сплавов коррозионная стойкость низкая.  Усиливает положительные качества этих порошков добавка хрома, углерода, кремния и бора.

Никелево-медные сплавы

Используются для восстановления и ремонта чугунных деталей и корпусных частей оборудования. Востребованы в стекольном и других видах производства. Порошки с более мелкими фракциями применяются при наплавке, а с более крупными – при напылении.  Покрытия из медно-никелевого сплава ПР-НД42СР с 42% меди, с добавками железа, бора, кремния, углерода отличаются хорошей обрабатываемостью. Они также стойки к ударам, истиранию при трении, коррозии.

Инвар

В этом сплаве преобладает железо, его 64%. Но 36% процентов никеля придают материалу уникальные свойства. У инвара очень малое расширение при нагреве. Это дает большие возможности для производства приборов и инструментов высокой точности.  В промежутке ±100°С плотность инвара не меняется при охлаждении или нагревании. Из этого сплава делают нивелиры, эталоны длины, мерные проволоки, детали для часов, высотомеров, проекторов и барографов, корпуса лазеров, трубы космических телескопов.