A A A

STOPY NIKLU

Stopy niklu znalazły szerokie zastosowanie jako konstrukcyjne two­rzywa żarowytrzymałe do budowy elementów turbin gazowych i silni­ków odrzutowych. Stopy te bowiem pod względem własności mechanicz­nych w wysokich temperaturach przewyższają stopy żelaza ł). W większości przypadków głównym dodatkiem stopowym tych tworzyw jest chrom. Stopy z zawartością chromu są utwardzane dysper­syjnie zarówno fazami międzymetalicznymi, jak i związkami chemiczny­mi w rodzaju węglików i azotków. W tym celu oprócz podstawowego do­datku, jakim jest chrom, do stopu wprowadza się takie metale, jak np. tytan, glin, molibden, wolfram, niob, kobalt, cyrkon i bor. Niekiedy sto­sowane są również dodatki lantanowców i wapniowców 2). Odporność korozyjna stopów niklu z chromem w wysokich tem­peraturach jest z reguły lepsza od odporności stali chromowych i chro-mowo-niklowych z wyjątkiem atmosfer zawierających związki siarki. W latach sześćdziesiątych pojawił się nowy rodzaj materiałów ża-rowytrzymałych na osnowie niklu, utwardzanych dyspersyjnie fazą tlen­kową [1]. Stopy takie otrzymuje się przez wprowadzanie do czystego metalu lub stopu odpowiedniego tlenku o wysokim stopniu dyspersji. Technologia otrzymywania tych materiałów jest oparta na metalurgii proszków. Klasycznym stopem tego typu jest DTNiCr. Składa się on ze stopu o zawartości 20% Cr i rozproszonej fazy Th02 w ilości ok. 2% obj. Materiał ten ma wystarczającą żarowytrzymałość w temperaturach do­chodzących do 1200°C. W odróżnieniu od żelaza nikiel nie ulega żadnym przemianom alotropowym aż do temperatury topnienia. Metal ten ma strukturę austenityczną (RSC). Jak wynika z wykresu fazowego (rys. 9.1), faza ta występuje również w dość szerokim zakresie stężeń chromu w ni­klu. Istnienie nadstruktury Ni2Cr występującej w temperaturach poniżej 580°C nie jest pewne. Chociaż z teoretycznych rozważań, wynika, że w układzie Ni-Cr powinna występować w określonych warunkach faza o, nie udało się doświadczalnie wykazać jej istnienia. Faza ta występuje w układach potrójnych Ni-Cr-Co i Ni-Cr-Mo. Dodatek chromu w ilości 10% powoduje obniżenie temperatury Curie niklu z 353 do — 143°C. Po­nieważ stosowane w praktyce stopy Ni-Cr zawierają z reguły powyżej 10% chromu wynika z tego, że materiały te nie mają własności ferromag­netycznych. Obecność chromu w stopie ogranicza rozpuszczalność tytanu i glinu w niklu. Jest to zjawisko korzystne, gdyż przy mniejszych zawar­tościach tych dodatków w stopie zachodzi wydzielanie się faz między­metalicznych, Ni3Al, Ni3(Al, Ti), Ni3Ti, utwardzających go dyspersyjnie. Tak na przykład przy zawartości 20% Cr w stopie rozpuszczalność glinu w temp. 800°C maleje do 4% at., podczas gdy w tej samej temperaturze rozpuszczalność tego metalu w czystym niklu wynosi 12% at.