니켈 합금의 성질 및 효과

니켈합금의 특성

니켈 합금은 열 크리프 변형에 대한 내성이 뛰어나며 다른 항공 우주 구조 재료보다 훨씬 높은 온도에서 강성, 강도, 인성 및 치수 안정성을 유지합니다. 니켈 기반 합금은 고강도 수준에서도 우수한 연성과 인성을 나타내며 이러한 특성은 저온까지 유지됩니다. 특히 알카리성 환경에서 부식 저항성이 높습니다. 니켈은 또한 열 팽창을 감소시켜 치수 안정성을 향상시킵니다. 니켈은 초합금의 기본 요소입니다. 이 금속은 열 크리프 변형에 대한 저항성이 뛰어나며 다른 항공 우주 구조 재료보다 훨씬 높은 온도에서 강성, 강도, 인성 및 치수 안정성을 유지합니다. 니켈 기반 초합금은 현재 첨단 항공기 엔진 중량의 50%이상을 차지하고 있습니다. 니켈 기반 초합금에는 고용 강화 합금 및 시효 경화 합금이 포함됩니다. FCC 구조를 가진 Ni3(Al,Ti) 금속간 화합물의 응집 침전으로 분산된 오스테나이트(fcc) 매트릭스로 구성됩니다. Ni 기반 초합금의 중요한 점은 고온에서의 고강도, 크리프 및 내식성입니다. 터빈 블레이드를 방향성 고체 형태 또는 단결정 형태로 주조하는 것이 일반적입니다. 단결정 블레이드는 주로 터빈 단계의 첫 번째 열에서 사용됩니다. 콘스탄탄은 일반적으로 55% 구리와 45%의 니켈과 정밀한(거의 일정한) 저항률 값을 얻기 위한 특정 미량의 첨가 원소로 구성된 구리-니켈 합금입니다. 주된 특징은 저항률의 열 변화가 적다는 것인데, 이는 광범위한 온도에서 일정합니다. 이와 유사한 저온 계수를 가진 다른 합금(예:망가닌)이 알려져 있습니다. 이 합금은 전기 저항이 높고(4.9x10-7Ω·m), 구리-니켈 합금중에 백금에 대해 매우 작은 그리드에서도 적절한 저항값을 달성할 수 있습니다. 그리고 가장 낮은 저항 계수를 가지며, 구리 니켈 합금의 백금 대비 열 EMF(시벡효과)가 가장 높습니다. 이러한 특성 중 처음 2가지로 인해 전기 저항기에 사용되며 후자의 특성으로 인해 열전대에 사용됩니다. 열전대는 전기적 접합을 형성하는 두개의 서로 다른 전기 전도체로 구성된 전기 장치입니다. 열전대는 열전 효과의 결과로 온도에 따른 전압을 생성하며 이 전압을 해석하여 온도를 측정 할 수 있습니다. 니켈 합금의 재료속성은 집약적인 특성으로 질량의 양과 무관하며 시스템 내 위치에 따라 언제든지 달라질 수 있습니다. 재료 과학의 기초는 재료의 구조를 연구하고 재료의 특성 (기계, 전기등)과 관련시키는 것입니다. 니켈 합금은 기계적 특성의 좋은 조합을 가지고 있기 때문에 다양한 용도로 자주 선택됩니다. 구조 응용 분야의 경우 재료 특성이 중요하며 기술자는 이를 고려해야합니다. 니켈계 합금에서 합금 원소의 효과에 간단히 설명하면 1.니켈(Ni) : 고온 강도, 내산화성, 질화, 침탄 및 할로겐화에 대한 내성을 향상시킵니다. 또한 야금학적 안정성을 제공합니다. 이 원소의 존재는 산 및 부식성 감소 및 응력 부식 균열에 대한 저항성을 향상시킬 수 있습니다. 2.크롬(Cr) : 크롬과 합금하면 고온 산화 및 황화에 대한 내성과 일반적인 산화 환경에 대한 내성이 개선됩니다. 이러한 산화 매질에는 질산과 크롬산이 모두 포함됩니다. 첨가물은 일반적으로 15~30% 범위에 있지만 50%까지 높은 것으로 나타났습니다. 3.몰리브덴(Mo) : 몰리브덴을 첨가하면 염산(HCl), 인산(H3PO4) 및 불산(HF)과 같은 비산화성 산에 대한 내성이 크게 향상됩니다. 또한 60% 미만의 농도에서 황산(H2SO4)의 내성을 개선하는 데 사용되는 것으로 나타났습니다. Mo는 피팅부식 및 틈새부식에 대한 내성을 향상시키고 고온 강도를 부여합니다. 4.철(Fe) : 이 요소는 합금의 비용을 줄이고 고온 침탄 저항을 향상시키고 열 팽창을 제어합니다. 5.텅스텐 (W): 산 감소 및 국부성 부식에 대한 내성이 생기고 향상된 강도와 용접성을 좋아진다는 점에서 Mo와 유사합니다. 6.탄소(C) : 내식성을 저해할 수 있지만 고온에서 강도를 높일수 있습니다. 7.알루미늄 (Al) : Al의 첨가는 산화, 침탄 및 염소화에 의한 공격에 저항하는 고온에서 단단히 부착된 알루미나 스케일의 형성을 촉진할 수 있습니다. Ti를 함께 사용하면 특정 합금에서 시효 경화를 촉진합니다. 8.티타늄 (Ti) : 위에서 언급했듯이 시효 경화를 촉진하고 탄소와 결합하여 열처리 후에 형성되는 크롬 카바이드로 인해 입계 부식에 대한 취약성을 줄일 수 있습니다. 9.구리 (Cu) : 산 감소에 대한 내성을 향상시킵니다. 30 ~ 40 %의 Cu를 함유 한 합금은 모든 농도의 비 폭기 HF에 대해 우수한 내성을 제공합니다. Cu가 Ni-Cr-Mo-Fe 합금에 첨가되면 염산, 인산 및 일부 황산 농도에 대한 내성이 향상됩니다. 10.코발트 (Co) : 코발트는 고온 합금에 고유한 강화 특성을 부여합니다. 코발트는 또한 니켈 합금의 침탄 및 황화에 대한 저항성을 증가시킵니다. 이는 Co가 Ni 기반 합금에서 C의 용해도를 증가시키고 황화코발트의 융점이 황화 니켈보다 높기 때문입니다.