निकेल मिश्र धातुओं को उनकी रचना, गुणों और अनुप्रयोगों के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। मुख्य प्रकारों में शामिल हैं:
निकेल-आयरन मिश्र धातु: आयरन के साथ 30-70% निकल को द्वितीयक तत्व के रूप में शामिल करें, अक्सर क्रोमियम, मोलिब्डेनम या तांबे जैसे परिवर्धन के साथ। उदाहरणों में चुंबकीय अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले INVAR (64% NI, 36% Fe), जिन्हें कम थर्मल विस्तार के लिए जाना जाता है, और पर्मलॉय (78% NI, 22% Fe) के लिए जाना जाता है।
निकेल-कॉपर मिश्र धातु: आम तौर पर 60-70% निकल और 20-30% तांबे से बना होता है, जिसमें लोहा या मैंगनीज जैसे छोटे तत्व होते हैं। मोनेल 400 (67% नी, 30% Cu) एक प्रमुख उदाहरण है, जो समुद्री और रासायनिक वातावरण में जंग प्रतिरोध के लिए मूल्यवान है।
निकेल क्रोमियम मिश्र धातु: ऑक्सीकरण प्रतिरोध के लिए उच्च क्रोमियम (10-30%) की सुविधा, निकेल के साथ आधार के रूप में। Inconel 600 (76% Ni, 16% Cr, 8% Fe) व्यापक रूप से भट्टियों और हीट एक्सचेंजर्स जैसे उच्च तापमान सेटिंग्स में उपयोग किया जाता है।
निकेल-मोलिब्डेनम मिश्र धातु: एसिड (जैसे, हाइड्रोक्लोरिक एसिड) द्वारा जंग का विरोध करने के लिए मोलिब्डेनम (15-30%) में समृद्ध। हेस्टेलॉय बी -2 (62% नी, 28% मो) एक महत्वपूर्ण उदाहरण है, जिसका उपयोग रासायनिक प्रसंस्करण में किया जाता है।
निकेल-क्रोमियम-मोलीबेनम मिश्र धातु: संतुलित ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध के लिए क्रोमियम और मोलिब्डेनम को मिलाएं। हास्टेलॉय सी -276 (57% एनआई, 16% सीआर, 16% मो) क्लोराइड-समृद्ध समाधान जैसे कठोर वातावरण में उत्कृष्टता प्राप्त करता है।
निकेल-टाइटेनियम मिश्र धातु (आकार-मेमोरी मिश्र): जैसे कि निटिनोल (55% नी, 45% टीआई), जो आकार-मेमोरी प्रभाव और सुपरलाइकिटी का प्रदर्शन करते हैं, जो चिकित्सा उपकरणों (स्टेंट) और एयरोस्पेस घटकों में उपयोग किए जाते हैं।
निकेल सुपरलॉय: चरम उच्च तापमान की ताकत के लिए क्रोमियम, कोबाल्ट, एल्यूमीनियम और टाइटेनियम जैसे तत्वों द्वारा बढ़ाया गया आधार (30-70%) के रूप में निकेल के साथ उच्च-प्रदर्शन मिश्र धातु। उदाहरणों में CMSX-4 जैसे 718 और एकल-क्रिस्टल मिश्र धातु शामिल हैं।
निकल सुपरलॉय के चुंबकीय गुण उनकी रचना, विशेष रूप से निकल सामग्री और मिश्र धातु तत्वों पर निर्भर करते हैं।
निकेल ही फेरोमैग्नेटिक है(कमरे के तापमान पर मैग्नेट के लिए आकर्षित)। हालांकि, कई निकल सुपरलॉय हैंगैर-चुंबकीय या कमजोर चुंबकीयमिश्र धातु के परिवर्धन के कारण जो फेरोमैग्नेटिक ऑर्डर को बाधित करते हैं।
उदाहरण के लिए:
क्रोमियम, नाइओबियम, और मोलिब्डेनम के साथ ~ 52% नी युक्त 718, आमतौर पर इसकी annealed या वृद्ध राज्य में गैर-चुंबकीय है।
Alloys with higher nickel content (e.g., >80%) कमजोर फेरोमैग्नेटिज्म को बनाए रख सकता है, लेकिन यह सुपरलॉय में दुर्लभ है, जहां क्रोमियम और अन्य तत्व अक्सर चुंबकीय व्यवहार को दबाते हैं।
प्रमुख कारण यह है कि क्रोमियम, मोलिब्डेनम और कोबाल्ट जैसे तत्व निकल के फेरोमैग्नेटिक क्यूरी तापमान को कम कर सकते हैं, जिससे मिश्र धातुओं को कमरे के तापमान पर गैर-चुंबकीय बना दिया जाता है। यह संपत्ति एयरोस्पेस और विद्युत अनुप्रयोगों में लाभप्रद है जहां चुंबकीय हस्तक्षेप को कम से कम किया जाना चाहिए।
कार्बाइड्स निकेल सुपरलॉय में महत्वपूर्ण अवक्षेप हैं, जो कार्बन द्वारा दुर्दम्य धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। वे उच्च तापमान शक्ति, रेंगना प्रतिरोध और अनाज सीमा स्थिरता को बढ़ाते हैं। आम कार्बाइड में शामिल हैं:
एमसी कार्बाइड्स: एक NaCl- प्रकार की संरचना के साथ क्यूबिक कार्बाइड्स, जहां "एम" टाइटेनियम (टीआईसी), टैंटलम (टीएसी), नाइओबियम (एनबीसी), या हफनियम (एचएफसी) जैसी धातुओं का प्रतिनिधित्व करता है। जमाव के दौरान ये रूप और अक्सर असतत कणों के रूप में पाए जाते हैं, मैट्रिक्स को मजबूत करते हैं और अनाज के विकास को रोकते हैं।
Mc₆ कार्बाइड्स: कॉम्प्लेक्स कार्बाइड्स (जैसे, cr₂₃c₆, (cr, mo) ₂₃c ₆) जो अनाज की सीमाओं पर अवक्षेपित करते हैं। वे अनाज की सीमा की ताकत में सुधार करते हैं, उच्च तापमान वाले तनाव के तहत अंतरग्राहक दरार को कम करते हैं। क्रोमियम M₂₃C₆ में प्राथमिक धातु है, कुछ मामलों में मोलिब्डेनम या टंगस्टन प्रतिस्थापन के साथ।
Mc carbides: हेक्सागोनल या क्यूबिक कार्बाइड्स (जैसे, (मो, डब्ल्यू, नी)) सी) जो मध्यवर्ती तापमान पर बनते हैं। वे अक्सर मोलिब्डेनम या टंगस्टन (जैसे, हेस्टेलॉय एक्स) से समृद्ध मिश्र धातुओं में पाए जाते हैं और अव्यवस्थाओं को पिन करके रेंगने के प्रतिरोध में योगदान करते हैं।
Mc₃ कार्बाइड्स: कम आम लेकिन कुछ मिश्र धातुओं में मनाया जाता है, ये कार्बाइड्स (जैसे, CR₇C₃) गर्मी उपचार के दौरान बन सकते हैं और उच्च तापमान पर M₂₃C₆ में बदल सकते हैं।
वितरण और प्रकार के कार्बाइड को गर्मी उपचार के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है, उच्च तापमान सेवा के लिए इष्टतम यांत्रिक गुणों को सुनिश्चित करता है।
निकेल-आधारित सुपरलॉय में तांबे या एल्यूमीनियम जैसी धातुओं की तुलना में अपेक्षाकृत कम तापीय चालकता होती है, एक ऐसी संपत्ति जो उच्च तापमान अनुप्रयोगों में गर्मी प्रतिधारण और संरचनात्मक अखंडता को संतुलित करती है।
विशिष्ट मूल्य: तापीय चालकता से पर्वतमाला है10 से 25 डब्ल्यू/(एम · के)कमरे के तापमान पर, ऊंचे तापमान पर थोड़ा कम। उदाहरण के लिए:
INCONCEL 718: ~ 11 w/(m · k) 20 डिग्री पर, ~ 16 w/(m · k) 800 डिग्री पर।
CMSX-4 (सिंगल-क्रिस्टल सुपरलॉय): ~ 12 w/(m · k) 20 डिग्री पर, ~ 18 w/(m · k) 1,000 डिग्री पर।
हेस्टेलॉय एक्स: ~ 14 डब्ल्यू/(एम · के) 20 डिग्री पर, ~ 20 डब्ल्यू/(एम · के) 800 डिग्री पर।
चालकता को प्रभावित करने वाले कारक: मिश्र धातु तत्व (जैसे, मोलिब्डेनम और टंगस्टन चालकता को कम करते हैं), माइक्रोस्ट्रक्चरल फीचर्स (जैसे, स्कैटर फोनन, थर्मल ट्रांसपोर्ट को कम करते हैं), और तापमान (चालकता बढ़ी हुई फोनन गति के कारण तापमान के साथ थोड़ा बढ़ जाती है)।
इंजीनियरी महत्व: कम तापीय चालकता गैस टर्बाइन के गर्म वर्गों में गर्मी को बनाए रखने, थर्मल ग्रेडिएंट को कम करने और दक्षता में सुधार करने में मदद करती है। यह कूलर घटकों को गर्मी हस्तांतरण को भी कम करता है, उन्हें ओवरहीटिंग से बचाता है।
चरम तापमान, यांत्रिक तनाव और जंग का सामना करने की उनकी क्षमता के कारण निकेल-आधारित सुपरलॉय एयरोस्पेस में महत्वपूर्ण हैं। प्रमुख मिश्र और उनके अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
INCONCEL 718:
संघटन: ~ 52% नी, 19% Cr, 18.5% Fe, 5% NB, 3% Mo, 1% Ti, 0.6% Al।
अनुप्रयोग: जेट इंजन (जैसे, कम दबाव टर्बाइन) और रॉकेट इंजन में टर्बाइन डिस्क, ब्लेड और केसिंग। इसकी उत्कृष्ट वेल्डेबिलिटी और 650-700 डिग्री पर उच्च शक्ति इसे संरचनात्मक घटकों के लिए बहुमुखी बनाती है।
INCONCEL 625:
संघटन: ~ 61% नी, 21.5% सीआर, 9% मो, 3.6% एनबी, 2.5% फे।
अनुप्रयोग: दहन कक्ष, निकास प्रणाली और डक्टिंग। इसका बेहतर ऑक्सीकरण प्रतिरोध (1,093 डिग्री तक) और संक्षारण प्रतिरोध सूट कठोर इंजन वातावरण।
वास्पालॉय:
संघटन: ~ 58% नी, 19% सीआर, 13% सीओ, 4.3% मो, 3% टीआई, 1.4% अल।
अनुप्रयोग: सैन्य और वाणिज्यिक जेट इंजन में उच्च दबाव टरबाइन डिस्क और ब्लेड। यह 760-815 डिग्री पर उत्कृष्ट रेंगना प्रतिरोध प्रदान करता है।
सिंगल-क्रिस्टल सुपरलॉयज़ (जैसे, CMSX-4, PWA 1484):
संघटन: ~ 60-65% नी, 10-20% सीआर, 5-10% सीओ, 5-8% अल, 5-10% डब्ल्यू, टीए, टीआई, या आरई परिवर्धन के साथ।
अनुप्रयोग: उन्नत जेट इंजन में उच्च दबाव टरबाइन ब्लेड (जैसे, बोइंग 787, एयरबस ए 350)। उनकी एकल-क्रिस्टल संरचना अनाज की सीमाओं को समाप्त करती है, रेंगने और 1,000-1,100 डिग्री पर ताकत में सुधार करती है।
हेन्स 282:
संघटन: ~ 57% नी, 20% सीआर, 10% सीओ, 8.5% मो, 2.1% टीआई, 1.5% अल।
अनुप्रयोग: अगली पीढ़ी के इंजनों में टर्बाइन डिस्क और केसिंग। यह पुराने मिश्र धातुओं की तुलना में बेहतर कपड़े की क्षमता के साथ उच्च तापमान की शक्ति को जोड़ती है।
ये मिश्र धातु एयरोस्पेस इंजन को उच्च तापमान पर संचालित करने में सक्षम बनाते हैं, दीर्घकालिक विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हुए ईंधन दक्षता और जोर बढ़ाते हैं।
