Сплавы на основе никеля относятся к классу сплавов, которые, помимо других комплексных свойств, обладают высокой прочностью и определенной стойкостью к окислению и коррозии при высоких температурах в диапазоне от 650 до 1000 ° C. По основным свойствам их подразделяют на жаропрочные сплавы на основе никеля, коррозионностойкие сплавы на основе никеля, износостойкие сплавы на основе никеля, прецизионные сплавы на основе никеля и сплавы на основе никеля с памятью формы.

1. Жаропрочные сплавы на основе никеля.

К основным легирующим элементам относятся хром, вольфрам, молибден, кобальт, алюминий, титан, бор и цирконий. Среди них хром обеспечивает стойкость к окислению и коррозии, а другие элементы служат для упрочнения сплава. Они обладают высокой прочностью и превосходной стойкостью к окислению и газовой коррозии в диапазоне температур от 650 до 1000°C. Этот класс сплавов является наиболее широко используемым среди жаропрочных сплавов и обладает самой высокой жаропрочностью. В основном они используются при производстве высокотемпературных компонентов для лопаток авиационных двигателей, ракетных двигателей, ядерных реакторов и оборудования для преобразования энергии.

2. Коррозионностойкие сплавы на основе никеля.

Основными легирующими элементами являются медь, хром и молибден. Эти сплавы обладают превосходными общими характеристиками и могут противостоять различным формам кислотной коррозии и коррозии под напряжением. Самым ранним применением был сплав никеля и меди, также известный как монель; другие примеры включают никель-хромовые сплавы, никель-молибденовые сплавы и никель-хром-молибденовые сплавы. Они используются для изготовления различных коррозионностойких компонентов.

3. Износостойкие сплавы на основе никеля.

Основными легирующими элементами являются хром, молибден и вольфрам с небольшими количествами ниобия, тантала и индия. Помимо износостойкости, эти сплавы также обладают хорошей стойкостью к окислению, коррозии и свариваемостью. Их можно использовать для изготовления износостойких компонентов или служить в качестве плакирующих материалов, нанося на поверхности других материалов-основ посредством процессов наплавки и термического напыления.

4. Прецизионные сплавы на основе никеля.

К ним относятся магнитомягкие сплавы на основе никеля, прецизионные резистивные сплавы на основе никеля и электронагревательные сплавы на основе никеля. Наиболее часто используемый магнитомягкий сплав — пермаллой, который содержит около 80% никеля. Он обладает высокой максимальной и начальной магнитной проницаемостью, а также низкой коэрцитивной силой, что делает его важным основным материалом в электронной промышленности. Основными легирующими элементами в прецизионных резистивных сплавах на основе никеля являются хром, алюминий и медь. Эти сплавы обладают высоким удельным сопротивлением, низким температурным коэффициентом удельного сопротивления, хорошей коррозионной стойкостью и используются для изготовления резисторов. Электронагревательные сплавы на основе никеля — это никелевые сплавы, содержащие 20 % хрома; они обладают хорошей стойкостью к окислению и коррозии и могут использоваться непрерывно при температурах от 1000 до 1100°C.

5. Сплавы с памятью формы на основе никеля.

Это никелевые сплавы, содержащие 50 (ат)% титана. Температура их восстановления составляет 70°C, и они обладают превосходными свойствами памяти формы. Небольшим изменением соотношения никель-титановых составов можно регулировать температуру восстановления в диапазоне 30–100°С. В основном они используются при производстве саморазвертывающихся структурных компонентов для космических кораблей, самодействующих крепежных элементов для аэрокосмической промышленности и двигателей с искусственным сердцем для биомедицинских применений.

Области применения сплавов на основе никеля

Промышленность сплавов на основе никеля переживает устойчивый рост. Сплавы на основе никеля различного состава и свойств по мере развития промышленности находят все более широкое применение. К основным областям их применения относятся:

1. Морская среда: Морские сооружения в прибрежной зоне, опреснение морской воды, морская аквакультура и теплообмен морской воды.

2. Защита окружающей среды: Системы десульфурации дымовых газов для производства тепловой энергии и очистки сточных вод.

3. Энергетика: производство атомной энергии, комплексное использование угля и приливная энергетика.

4. Нефтехимическая промышленность: оборудование для нефтепереработки и химической переработки.

5. Пищевая промышленность: Производство соли и производство соевого соуса.