Cos'è una lega a base di nichel?

Le leghe a base di nichel sono un tipo di materiale legante composto principalmente da nichel. Solitamente contiene altri elementi come ferro, cromo, titanio, alluminio, ecc. per migliorarne le proprietà meccaniche, la resistenza alla corrosione e la resistenza alle alte temperature. Le leghe a base di nichel mostrano ancora elevata resistenza, resistenza alla corrosione, resistenza alle alte temperature, resistenza all'ossidazione e resistenza all'usura a temperature comprese tra 650 e 1000 °C, il che le rende ampiamente utilizzate in campi come l'aerospaziale, l'ingegneria chimica, il petrolio, l'energia, la cantieristica navale e l'industria nucleare. Le leghe a base di nichel hanno anche una buona lavorabilità e possono essere trasformate in parti di varie forme e dimensioni attraverso processi come la forgiatura, il trattamento termico, la deformazione a freddo, la saldatura, ecc.

Composizione e proprietà delle leghe a base di nichel

Ci sono tre ragioni principali per cui le superleghe a base di nichel sono ampiamente utilizzate. In primo luogo, le leghe a base di nichel possono sciogliere più elementi leganti e mantenere una struttura stabile. In secondo luogo, rispetto alle superleghe a base di ferro e cobalto, le leghe a base di nichel possono formare composti intermetallici ordinati coerenti di tipo A3B, la fase γ-Ni3(Al, Ti), che può migliorare efficacemente la resistenza della lega e renderla più efficiente. Resistenza alle alte temperature. Allo stesso modo, le leghe a base di nichel contengono cromo, che le rende più resistenti all'ossidazione e alla corrosione gassosa rispetto alle superleghe a base di ferro.

Le leghe a base di nichel contengono vari elementi, tra cui il cromo svolge principalmente un ruolo nella resistenza all'ossidazione e alla corrosione, mentre altri elementi sono utilizzati principalmente per rafforzare le leghe. In base ai metodi di rafforzamento, possono essere suddivise in tre categorie: elementi di rafforzamento per soluzione solida, come tungsteno, molibdeno, cobalto, cromo, vanadio, ecc.; elementi di rafforzamento per precipitazione come alluminio, titanio, niobio e tantalio; elementi di rafforzamento per bordi grano come boro, zirconio, magnesio e terre rare.

Classificazione principale delle leghe a base di nichel

La lega a base di nichel è l'abbreviazione di superlega a base di nichel, chiamata così per la sua unica resistenza alle alte temperature. Le leghe a base di nichel possono essere suddivise nelle seguenti categorie principali in base alle loro proprietà:

1. Lega resistente al calore a base di nichel: questo tipo di lega può resistere all'ossidazione e alla corrosione ad alte temperature di 650-1000 °C e ha un certo grado di resistenza. In base al magnetismo, questo tipo di lega è comunemente utilizzato per la produzione di componenti termici nelle pale dei motori aeronautici e nei motori a razzo, nei reattori nucleari e nelle apparecchiature di conversione energetica.

2. Lega resistente alla corrosione a base di nichel: il nichel puro è una lega rappresentativa delle leghe resistenti alla corrosione a base di nichel. La microstruttura di questo tipo di lega è austenite, con i principali elementi leganti che sono rame, cromo, molibdeno, ecc. Le leghe resistenti alla corrosione hanno eccellenti proprietà complete e possono resistere a varie corrosioni acide e alla corrosione per tensocorrosione. Può essere utilizzata per la produzione di parti in vari ambienti resistenti alla corrosione come petrolio, chimica ed energia.

3. Lega resistente all'usura a base di nichel: i principali elementi leganti sono cromo, molibdeno, tungsteno, e contengono anche una piccola quantità di niobio, tantalio e indio. Ha una buona resistenza all'usura, resistenza all'ossidazione, resistenza alla corrosione e buone prestazioni di saldatura. Può essere utilizzata per la produzione di parti resistenti all'usura e anche per la produzione di materiali di rivestimento.

4. Leghe di precisione a base di nichel: includono leghe magnetiche morbide a base di nichel, leghe resistenti di precisione a base di nichel e leghe per riscaldamento elettrico a base di nichel. La più comune è la permalloy, che ha un contenuto di nichel di circa l'80%. Ha un'elevata permeabilità magnetica massima e iniziale, nonché una bassa coercitività. È un importante materiale per il nucleo di ferro nell'industria elettronica. Le leghe di precisione a base di nichel sono materiali leganti a base di nichel e contenenti altri elementi leganti come cromo, ferro, molibdeno, ecc. Questa lega ha eccellenti resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione, prestazioni di fatica termica e resistenza all'ossidazione.

Le leghe di precisione a base di nichel possono essere utilizzate per lungo tempo a temperature comprese tra 1000 e 1100 °C e possono essere utilizzate per la produzione di pale di turbine, componenti della camera di combustione, pale di turbine a gas, alette di guida di motori aeronautici e varie apparecchiature resistenti alla corrosione che operano ad alte temperature.

5. Lega a memoria di forma a base di nichel: la lega a memoria di forma a base di nichel è una lega di nichel contenente il 50% di titanio. Questa lega mostra un buon effetto memoria di forma a 70 °C. Regolando finemente il rapporto nichel-titanio, la temperatura di recupero può essere regolata nell'intervallo da 30 °C a 100 °C. Questa lega è ampiamente utilizzata in componenti strutturali autoespandenti di veicoli spaziali, elementi di fissaggio autoeccitanti nell'industria aerospaziale e motori cardiaci artificiali nel campo biomedico.