НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ

НИКЕЛЕВЫЕ СПЛАВЫ сплавы
на основе никеля. Способность никеля растворять в себе значит, количество
др. металлов и сохранять при этом пластичность привела к созданию большого
числа H. с. Полезные свойства H. с. в опре-дел. степени обусловлены свойствами
самого никеля, среди к-рых наряду со способностью образовывать твёрдые
растворы со многими металлами выделяются ферромагнетизм, высокая коррозионная
стойкость в газовых и жидких средах, отсутствие аллотропич. превращений.

С кон. 19 в. сравнительно
широко используются медно-никелевые сплавы, обладающие высокой пластичностью
в сочетании с высокой коррозионной стойкостью, ценными электрич. и др.
свойствами. Практич. применение находят сплавы типа монель-металла,
к-рые
наряду с куниалями выделяются среди кон-струкц. материалов высокой
хим. стойкостью в воде, кислотах, крепких щелочах, на воздухе.

Важную роль в технике играют
ферромагнитные сплавы Ni (40-85%) с Fe, относящиеся к классу магнитно-мягких
материалов. Среди этих материалов имеются сплавы, характеризующиеся
наивысшим значением магнитной проницаемости (см. Пермаллой), её
постоянством (см. Перминвар), сочетанием высокой намагниченности
насыщения и магнитной проницаемости (см. Перменорм). Такие сплавы
применяют во MH. областях техники, где требуется высокая чувствительность
рабочих элементов к изменению магнитного поля.

Сплавы с 45-55% Ni, легированные
в небольших кол-вах Cu или Со, обладают коэфф. линейного термич. расширения,
близким к коэфф. линейного термич. расширения стекла, что используется
в тех случаях, когда необходимо иметь герметичный контакт между стеклом
и металлом (см. также Ковар).

Сплавы Ni с Со (4 или 18%)
относятся к группе магнитострикционных материалов. Благодаря хорошей
коррозионной стойкости в речной и морской воде такие сплавы являются ценным
материалом для гидроакустической аппаратуры.

В нач. 20 в. стало известно,
что жаростойкость Ni на воздухе, достаточно высокая сама по себе, может
быть улучшена путём введения Al, Si или Cr. Из сплавов такого типа важное
практич. значение благодаря хорошему сочетанию термоэлектрических свойств
и жаростойкости сохраняют сплав никеля с Al, Si и Mn (алюмелъ) и
сплав Ni с 10% Cr (хромель). Хромель-алюмелевые термопары относятся
к числу наиболее распространённых термопар, применяемых в пром-сти и лабораторной
технике. Находят практич. использование также термопары из хромеля и копеля.

Важное применение в технике
получили жаростойкие сплавы Ni с Cr - нихромы. Наибольшее распространение
получили нихромы с 80% Ni, к-рые до появления хромалей были самыми
жаростойкими пром. материалами. Попытки удешевить нихромы уменьшением содержания
в них Ni привели к созданию т.н. ферронихромов, в к-рых значит, часть Ni
замещена Fe. Наиболее распространённой оказалась композиция из 60% Ni,
15% Cr и 25% Fe. Эксплуатационная стойкость большинства нихромов выше,
чем ферро-нихромов, поэтому последние используются, как правило, при более
низкой темп-ре. Нихромы и ферронихромы обладают редким сочетанием высокой
жаростойкости и высокого электрич. сопротивления (1,05-1,40 мком-м).
Поэтому
они вместе с хромалями представляют собой два наиболее важных класса сплавов,
используемых в виде проволоки и ленты для изготовления высокотемпературных
электрич. нагревателей. Для электронагревателей в большинстве случаев производят
нихромы, легированные кремнием (до 1,5% ) в сочетании с микродобавками
редкоземельных, щёлочноземельных или др. металлов. Предельная рабочая темп-pa
нихромов этого типа составляет, как правило, 1200 °С, у ряда марок 1250
⁰C.

H. с., содержащие 15-30%
Cr, легированные Al (до 4% ), более жаростойки, чем сплавы, легированные
Si. Однако из них труднее получить однородную по составу проволоку или
ленту, что необходимо для надёжной работы электронагревателей. Поэтому
такие H. с. используются в основном для изготовления жаростойких деталей,
не подверженных большим механич. нагрузкам при темп-pax до 1250 ⁰C.

Во время 2-й мировой войны
1939-45 в Великобритании было начато произ-во жаропрочных сплавов Ni -
Cr - Ti - Al, наз. нимониками. Эти сплавы, возникшие как результат
легирования нихрома (типа Х20Н80) титаном (2,5%) и алюминием (1,2%), имеют
заметное преимущество по жаропрочности перед нихромами и спец. легированными
сталями. В отличие от ранее применявшихся жаропрочных сталей, работоспособных
до 750-800 ⁰C, нимоники оказались пригодными для эксплуатации
при более высоких темп-pax. Появление их послужило мощным толчком для развития
авиац. газотурбинных двигателей. За сравнительно короткий срок было создано
большое число сложнолегированных сплавов типа нимоник (с Ti, Al, Nb, Та,
Со, Mo, W, В, Zr, Ce, La0C.
Усложнение легирования ухудшает способность сплавов к горячей обработке
давлением. Поэтому наряду с деформируемыми сплавами широкое распространение
получили литейные сплавы, к-рые могут быть более легированными, а следовательно,
и более жаропрочными (до 1050 ⁰C). Однако для литых сплавов
характерны менее однородная структура и, как следствие этого, несколько
больший разброс свойств. Опробованы способы создания жаропрочных композиционных
материалов введением в никель или H. с. тугоплавких окислов тория,
алюминия, циркония и др. соединений. Наибольшее применение получил H. с.
с высокодисперсными окислами тория (ТД-никель).

Важную роль в технике играют
легированные сплавы Ni - Cr, Ni - Mo и Ni - Mn, обладающие ценным сочетанием
электрических свойств: высоким удельным электрич. сопротивлением (р = 1,3-2,0
MKOM-M),
малым значением температурного коэфф. электрич. сопротивления (порядка
10^-5 1/⁰C), малым значением термоэдс в паре с медью
(менее 5 мв/°С). По величине температурного коэфф. электрич. сопротивления
эти сплавы уступают манганину в интервале комнатных темп-р, однако
имеют в 3-4 раза большее удельное электрич. сопротивление. Гл. область
применения таких сплавов - малогабаритные рези-стивные элементы, от к-рых
требуется постоянство электрич. свойств в процессе службы. Элементы изготавливаются,
как правило, из микропроволоки или тонкой ленты толщиной 5-20 MKM. Сплавы
на основе Ni - Mo и Ni - Cr применяют также для изготовления малогабаритных
тензорезисторов, характеризующихся почти линейной зависимостью изменения
электрич. сопротивления от величины упругой деформации.

Для хим. аппаратуры, работающей
в высокоагрессивных средах, напр, в соляной, серной и фосфорной к-тах различной
концентрации при темп-pax, близких к темп-ре кипения, широко используются
сплавы Ni - Mo или Ni - Cr - Mo, известные за рубежом под назв. хастелой,
реманит
и др., а в СССР - сплавы марок Н70М28, Н70М28Ф, Х15Н55М16В, Х15Н65М16В.
Эти сплавы превосходят по коррозионной стойкости в подобных средах все
известные коррозионностой-кие стали.

В практике применяют ещё
целый ряд H. с. (с Cr, Mo, Fe и др. элементами), обладающих благоприятным
сочетанием механич. и физико-хим. свойств, напр, коррозионностойкие сплавы
для пружин, твёрдые сплавы для штампов и др. Помимо собственно H. с., никель
входит как один из компонентов в состав многих сплавов на основе др. металлов
(напр., ални сплавы).

Лит.: Б о з о р т
Р., Ферромагнетизм, пер. с англ., M-, 1956; Материалы в машиностроении.
Выбор и применение, т. 3 - Специальные стали и сплавы, M., 1968; X и м
у ш к и н Ф. Ф., Жаропрочные стали и сплавы, 2 изд., M., 1969; Бабаков
А. А., Приданцев M. В., Коррозионностойкие стали и сплавы, M., 1971. Л.
Л. Жуков.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я