Vysoko teplotní slitiny niklu

Nikl je pátým nejběžnějším prvkem na Zemi, ale až do minulého století bylo jeho komerční použití omezeno kvůli obtížím těžby a rafinace. Vývoj proudových motorů byl důležitým katalyzátorem pro vývoj slitin na bázi niklu, které jsou schopny udržovat vysokou pevnost při vysokých teplotách.

Nikl má bod tání 1453 stupňů Celsia, který je mnohem vyšší než kovy, jako je měď (1084 stupňů Celsia) a hliník (660 stupňů Celsia), ale mnohem nižší než kovy, jako je wolfram (3400 stupňů Celsia). Vysoko teplotní výkon se však nejedná pouze o bod tání kovu, jinak by se více používalo železo (1150 stupňů Celsia) nebo oceli (1400 stupňů Celsia). Další vlastností slitin niklu a niklu je jejich schopnost vytvořit silnou a stabilní vrstvu pasivního oxidu při zahřívání, která je chrání před další korozí, což jim umožňuje pracovat při vysokých teplotách. Tato oxidová vrstva může být až několik mikronů silná, v závislosti na teplotě a prostředí, kterému je kov vystaven. Slitiny niklu jsou také odolné vůči karburizaci, což je přítomnost uhlíku při vysokých teplotách, například během praskání plynů v různých chemických zpracováních nebo rafinačních operacích.

Mechanismy posilování
V závislosti na specifické slitině je její síla s vysokou teplotou udržována pevným posilováním nebo posílením srážení. Mechanismem posilování pevného roztoku je přidání atomů legovacích prvků do krystalové mřížky niklu. Tato porucha krystalové struktury ztěžuje deformaci zpomalením nebo zabráněním pohybu „dislokací“. Prvky, jako je molybden, se přidávají do Inconel 625 (slitina 625, UNS N06625, 2,4856) pro zvýšení síly.

Při posilování srážení se malá množství niobia, titanu a hliníku kombinuje s niklem za vzniku intermetalických sraženin. Tyto sraženiny se vytvářejí během konečného tepelného zpracování, známého také jako stárnutí. Tyto sraženiny také zpomalují pohyb dislokací v krystalové struktuře, což zvyšuje sílu a houževnatost. Při vyšších teplotách tento mechanismus také snižuje pravděpodobnost dotvarování, která se dobře používá v leteckých aplikacích. Mezi slitiny niklu, které využívají posilování srážek, patří Inconel 718 (slitina 718, USn N07718, 2,4668), Inconel 725 (slitina 725, UNS N07725), incoloy 925 (slitina 925, uns n09925) a monel k -500 (slitiny K {{1200,}}}}}},},},},},},},},},},},},},},},}}}}}} {{125500,}, usazená 925) a monel k {11} 2.4375).

Slitiny jako Inconel 718 a Inconel 625 si zachovávají většinu svých mechanických vlastností při teplotách až do 650 stupňů Celsia (1200 stupňů Fahrenheita), ale lze je selektivně použít při teplotách blížících se 1000 stupňů Celsia (1800 stupňů Fahrenheit).

Protože slitiny niklu snadno s mnoha dalšími kovy, může kromě síly zlepšit odolnost proti korozi a další fyzikální vlastnosti. Chrom a molybdenum se často přidávají, aby se zvýšila korozi a oxidační rezistenci, přičemž zejména molybdenu je považována za zlepšení rezistence na pitting. Měď se také používá ve slitině incoloy 825 ke zvýšení její rezistence ke snižování kyselin, jako je síra, fosforecká a kyselina chlorovodíková.