ความหมายของโลหะผสมนิกเกิลคืออะไร

1. ความหมายของโลหะผสมนิกเกิลคืออะไร?

โลหะผสมนิกเกิลเป็นวัสดุโลหะที่ประกอบด้วยนิกเกิลเป็นหลัก (มักจะทำขึ้น 50% หรือมากกว่าขององค์ประกอบของมัน) รวมกับองค์ประกอบอื่น ๆ เช่นโครเมียม, เหล็ก, ทองแดง, โมลิบดีนัม, ไทเทเนียม, อลูมิเนียมหรือคาร์บอน องค์ประกอบการผสมเหล่านี้จะถูกเพิ่มเข้ามาเพื่อเพิ่มคุณสมบัติเฉพาะของนิกเกิลเช่นความแข็งแรงความต้านทานการกัดกร่อนความต้านทานความร้อนหรือความเหนียว ซึ่งแตกต่างจากนิกเกิลบริสุทธิ์ซึ่งมีความแข็งแรงปานกลางและแอพพลิเคชั่น จำกัด โลหะผสมนิกเกิลได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้ทำงานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งรวมถึงอุณหภูมิสูงสารเคมีกัดกร่อนหรือการตั้งค่าแรงดันสูงทำให้เกิดความสำคัญในอุตสาหกรรมเช่นการบินอวกาศพลังงานและการประมวลผลทางเคมี

2. โลหะผสมนิกเกิลชนิดต่าง ๆ คืออะไร?

โลหะผสมนิกเกิลถูกจัดหมวดหมู่ตามองค์ประกอบการผสมหลักและแอปพลิเคชันที่ตั้งใจไว้ ประเภททั่วไป ได้แก่ :

โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม:
อัลลอยด์เหล่านี้ (เช่น Inconel, Nimonic) มีโครเมียม (10–30%) เพื่อเพิ่มการออกซิเดชั่นและความต้านทานการกัดกร่อนโดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูง ตัวอย่างเช่น Inconel 718 มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องยนต์เจ็ทและกังหันก๊าซเนื่องจากความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงถึง 1,000 องศา

โลหะผสมเหล็กนิกเกิล:
ถูกครอบงำด้วยนิกเกิลและเหล็กโดยมีองค์ประกอบเพิ่มเติมเช่นโมลิบดีนัมหรือทองแดง ตัวอย่าง ได้แก่ Invar (นิกเกิล 36%, เหล็ก 64%) ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการขยายตัวทางความร้อนต่ำมากทำให้เหมาะสำหรับเครื่องมือที่แม่นยำและส่วนประกอบการบินและอวกาศ

โลหะผสมนิกเกิล-แคปเปอร์:
โลหะผสมเช่น Monel (นิกเกิล 65–70%, ทองแดง 20–29%) เก่งในการต่อต้านการกัดกร่อนจากน้ำทะเลกรดและอัลคาลิส พวกเขาใช้ในวิศวกรรมทางทะเลการแปรรูปทางเคมีและโรงกลั่นน้ำมัน

อัลลอยด์นิกเกิล-โมลเบนเนียม:
อัลลอยด์เช่นซีรี่ส์ Hastelloy B (นิกเกิลที่มีโมลิบดีนัม 26-30%) มีความต้านทานต่อกรดไฮโดรคลอริกและสภาพแวดล้อมที่ลดลงอื่น ๆ ทำให้พวกเขามีค่าในเครื่องปฏิกรณ์เคมี

โลหะผสมนิกเกิล-ติเนียม:
เป็นที่รู้จักกันในนาม Nitinol อัลลอยด์เหล่านี้ (นิกเกิล 55%, 45% ไทเทเนียม) แสดงคุณสมบัติของหน่วยความจำรูปร่าง-พวกเขากลับไปสู่รูปแบบ preprogrammed เมื่อถูกความร้อน พวกเขาใช้ในอุปกรณ์การแพทย์ (เช่นขดลวด) และส่วนประกอบการบินและอวกาศ

3. ข้อดีของโลหะผสมนิกเกิลคืออะไร?

โลหะผสมนิกเกิลนำเสนอชุดของข้อดีที่ไม่เหมือนใครซึ่งทำให้พวกเขาขาดไม่ได้ในการเรียกร้องแอปพลิเคชัน:

ความแข็งแรงอุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยม: พวกเขายังคงความแข็งแรงเชิงกลแม้ที่อุณหภูมิเกิน 600 องศามีประสิทธิภาพสูงกว่าโลหะส่วนใหญ่ (รวมถึงอลูมิเนียมและเหล็ก) สิ่งนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับเครื่องยนต์เจ็ทกังหันก๊าซและชิ้นส่วนเตาเผา

ความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่า: พวกมันต่อต้านการโจมตีจากสารเคมี (กรดอัลคาลิส) น้ำทะเลและออกซิเดชันทำให้มั่นใจได้ว่าอายุการใช้งานที่ยาวนานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นพืชเคมีและอุปกรณ์ทางทะเล

ความเหนียวและการสร้าง: โลหะผสมนิกเกิลจำนวนมากมีความอ่อนไหวช่วยให้พวกมันมีรูปร่างเป็นรูปแบบที่ซับซ้อน (เช่นท่อแผ่นหรือส่วนประกอบที่ซับซ้อน) โดยไม่ต้องแตกร้าว

คุณสมบัติแม่เหล็กและไฟฟ้า: โลหะผสมบางชนิด (เช่น Permalloy) มีการควบคุมการซึมผ่านของแม่เหล็กมีประโยชน์ในหม้อแปลงและเซ็นเซอร์ในขณะที่คนอื่น ๆ ดำเนินการไฟฟ้าได้อย่างน่าเชื่อถือในการตั้งค่าความร้อนสูง

ความต้านทานคืบ: พวกเขาต้านทานการเสียรูปแบบค่อยเป็นค่อยไป (Creep) ภายใต้ความเครียดระยะยาวที่อุณหภูมิสูงซึ่งสำคัญสำหรับความสมบูรณ์ของโครงสร้างในระบบการผลิตพลังงาน

4. ข้อเสียของนิกเกิลคืออะไร?

ในขณะที่นิกเกิลและโลหะผสมมีประโยชน์มากมายพวกเขายังแสดงข้อเสียที่โดดเด่น:

ราคาสูง: นิกเกิลเป็นโลหะที่ค่อนข้างหายากและการสกัดและการประมวลผลมีราคาแพง สิ่งนี้ทำให้โลหะผสมนิกเกิลมีค่าใช้จ่ายมากกว่าทางเลือกอื่น ๆ เช่นเหล็กหรืออลูมิเนียม จำกัด การใช้งานในการใช้งานที่ไวต่อต้นทุน

ความหนาแน่นสูง: นิกเกิลมีความหนาแน่น ~ 8.9 g/cm³สูงกว่าอลูมิเนียมมาก (~ 2.7 g/cm³) หรือแมกนีเซียม สิ่งนี้ทำให้โลหะผสมนิกเกิลหนักซึ่งเป็นข้อเสียในการใช้งานที่มีความสำคัญต่อน้ำหนักเช่นการออกแบบยานยนต์หรือการบินและอวกาศซึ่งอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักเป็นกุญแจสำคัญ

ความอ่อนแอต่อการกัดกร่อนบางอย่าง: ในขณะที่ทนต่อสารกัดกร่อนจำนวนมากนิกเกิลและโลหะผสมของมันอาจประสบกับการร้าวการกัดกร่อนของความเครียดในสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจง (เช่นน้ำอุณหภูมิสูงที่มีไอออนคลอไรด์) หรือจากการโจมตีโดยสารประกอบกำมะถันที่อุณหภูมิสูง

ความพร้อมใช้งาน จำกัด: นิกเกิลสำรองมีความเข้มข้นในไม่กี่ประเทศ (เช่นอินโดนีเซียฟิลิปปินส์รัสเซีย) นำไปสู่ช่องโหว่ของซัพพลายเชนและความผันผวนของราคาเนื่องจากข้อ จำกัด ทางภูมิรัฐศาสตร์หรือสิ่งแวดล้อม

ความกังวลเกี่ยวกับความเป็นพิษ: ฝุ่นนิกเกิลหรือควันอาจเป็นพิษหากสูดดมและบางคนอาจพัฒนาอาการแพ้นิกเกิล จำกัด การใช้งานในสินค้าอุปโภคบริโภคเช่นเครื่องประดับหรือการปลูกถ่ายทางการแพทย์ในกรณีที่ละเอียดอ่อน