تطوير وتطبيق السبائك الفائقة القائمة على النيكل
تشير السبائك ذات درجة الحرارة العالية إلى نوع من المواد المعدنية التي تعتمد على الحديد والنيكل والكوبالت والتي يمكن أن تعمل لفترة طويلة عند درجة حرارة عالية تزيد عن 600 درجة مئوية وإجهاد معين. ولها قوة درجات الحرارة العالية، والأكسدة الجيدة ومقاومة التآكل، وأداء التعب الجيد، وصلابة الكسر، وغيرها من الخصائص الشاملة. السبائك الفائقة عبارة عن هيكل أوستنيتي واحد، يتمتع باستقرار جيد للهيكل وموثوقية الخدمة في درجات حرارة مختلفة. بعد ذلك، فإن السبائك ذات درجة الحرارة العالية مع النيكل كمصفوفة (المحتوى بشكل عام أكبر من 50٪) في نطاق 650-1000 درجة مئوية لديها قوة عالية ومقاومة جيدة للأكسدة، وتسمى مقاومة التآكل الغازي بالسبائك الفائقة القائمة على النيكل (فيما يلي يشار إليها باسم "سبائك قاعدة النيكل").
يتضمن تطوير السبائك الفائقة القائمة على النيكل جانبين: تحسين تركيبة السبائك وابتكار تكنولوجيا الإنتاج. تم تطوير السبائك الفائقة القائمة على النيكل في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين. أنتجت بريطانيا لأول مرة السبائك الفائقة القائمة على النيكل Nimonic 1930 (Ni-75Cr-20Ti) في عام 0.4؛ ومن أجل زيادة قوة الزحف، تمت إضافة الألومنيوم، وتم تطوير Nimonic 1941 (Ni-80Cr-20Ti-2.5Al). كما طورت الولايات المتحدة في منتصف الأربعينيات، والاتحاد السوفييتي في أواخر الأربعينيات، والصين في منتصف الخمسينيات، سبائك قائمة على النيكل. في أوائل الخمسينيات من القرن العشرين، أدى تطور تكنولوجيا الصهر الفراغي إلى خلق ظروف مناسبة لتنقية السبائك القائمة على النيكل والتي تحتوي على نسبة عالية من الألومنيوم والتيتانيوم. كانت معظم السبائك الفائقة المعتمدة على النيكل عبارة عن سبائك مشوهة.
في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي، وبسبب الزيادة في درجة حرارة عمل ريش التوربينات، كان مطلوبًا من السبائك أن تتمتع بقوة أعلى عند تحمل درجات الحرارة العالية. ومع ذلك، عندما تكون قوة السبيكة عالية، كان من الصعب أن تتشوه أو حتى غير قادرة على التشوه. ولذلك، تم استخدام تكنولوجيا الصب الاستثماري لتطوير سلسلة من السبائك المصبوبة الممتازة ذات القوة العالية في درجات الحرارة. في منتصف الستينيات من القرن العشرين، تم تطوير البلورة الموجهة والسبائك الفائقة البلورية المفردة والسبائك الفائقة تعدين المساحيق ذات الأداء الأفضل.
من أجل تلبية احتياجات السفن وتوربينات الغاز الصناعية، تم تطوير عدد من السبائك القائمة على النيكل عالي الكروم مع مقاومة أفضل للتآكل الحراري وهيكل مستقر منذ الستينيات. في حوالي 1960 عامًا، بدءًا من أوائل الأربعينيات وحتى أواخر السبعينيات، زادت درجة حرارة عمل السبائك الفائقة القائمة على النيكل من 40 درجة مئوية إلى 1940 درجة مئوية، أي بمتوسط زيادة سنوية تبلغ حوالي 1970 درجات مئوية.
السبائك الفائقة القائمة على النيكل هي السبائك الأكثر استخدامًا على نطاق واسع والأعلى قوة في درجات الحرارة العالية في السبائك الفائقة. السبب الرئيسي هو أنه يمكن إذابة المزيد من عناصر السبائك في السبائك القائمة على النيكل ويمكن الحفاظ على الاستقرار الهيكلي. والثاني هو أنه يمكن أن يشكل مركبًا معدنيًا متماسكًا ومرتبًا من النوع A3B g [Ni3(Al, Ti)]
كمرحلة تقوية، يتم تقوية السبيكة بشكل فعال للحصول على قوة أعلى في درجات الحرارة العالية من السبائك الفائقة القائمة على الحديد والسبائك الفائقة القائمة على الكوبالت؛ ثالثًا، تتمتع السبائك القائمة على النيكل والتي تحتوي على الكروم بأكسدة ومقاومة أفضل من السبائك الفائقة القائمة على الحديد. القدرة على تآكل الغاز. تحتوي السبائك القائمة على النيكل على أكثر من عشرة عناصر، يلعب الكروم منها بشكل أساسي دورًا مضادًا للأكسدة ومضادًا للتآكل، وتلعب العناصر الأخرى دورًا أساسيًا في تقوية.
وفقًا لطريقة عمل التقوية، يمكن تقسيمها إلى عناصر تقوية محلول صلب مثل التنغستن والموليبدينوم والكوبالت والكروم والفاناديوم؛ عناصر تقوية الترسيب مثل الألومنيوم والتيتانيوم والنيوبيوم والتنتالوم؛ عناصر تقوية حدود الحبوب مثل البورون والزركونيوم والمغنيسيوم والعناصر الأرضية النادرة، وما إلى ذلك. وفقًا لطريقة تقوية السبائك القائمة على النيكل، هناك سبائك معززة بالمحلول الصلب وسبائك معززة بالترسيب.