Aliatges de níquel d'alta temperatura
El níquel és el cinquè element més comú de la Terra, però fins al segle passat el seu ús comercial es va limitar a causa de la dificultat de la mineria i la perfecció. El desenvolupament de motors a reacció va ser un catalitzador important per al desenvolupament d’aliatges basats en níquel capaços de mantenir una gran resistència a temperatures elevades.
El níquel té un punt de fusió de 1453 graus centígrads, molt superior als metalls com el coure (1084 graus centígrads) i l’alumini (660 graus centígrads), però molt inferior als metalls com el tungstè (3400 graus centígrads). Tanmateix, el rendiment de temperatura elevat no només es tracta del punt de fusió del metall, en cas contrari, s’utilitzaria més ferro (1150 graus centígrads) o acer (1400 graus centígrads). Una altra propietat dels aliatges de níquel i níquel és la seva capacitat de formar una capa d’òxid passiva gruixuda i estable quan s’escalfa, cosa que els protegeix de la corrosió posterior, cosa que els permet funcionar a temperatures altes. Aquesta capa d'òxid pot tenir fins a diversos micres de gruix, depenent de la temperatura i del medi ambient al qual s'exposa el metall. Els aliatges de níquel també són resistents a la carburització, que és la presència de carboni a temperatures altes, com per exemple durant l’esquerdament de gasos en diverses operacions de processament químic o perfeccionament.
Mecanismes d’enfortiment
Segons l’aliatge específic, la seva força a alta temperatura es manté mitjançant l’enfortiment de solucions sòlides o l’enfortiment de les precipitacions. El mecanisme d’enfortiment de solucions sòlides és l’addició d’àtoms d’elements d’aliatge a la gelosia de cristall del níquel. Aquesta pertorbació de l'estructura de cristall dificulta la deformació alentir o evitar el moviment de "dislocacions". Elements com el molibdè s’afegeixen a Inconel 625 (aliatge 625, UNS N06625, 2.4856) per augmentar la força.
En l'enfortiment de les precipitacions, es combinen petites quantitats de niobi, titani i alumini amb níquel per formar precipitats intermetàlics. Aquests precipitats es formen durant el tractament tèrmic final, també conegut com a envelliment. Aquests precipitats també frenen el moviment de les dislocacions en l'estructura del cristall, cosa que augmenta la força i la duresa. A temperatures més altes, aquest mecanisme també redueix la probabilitat de fluir, que s’utilitza bé en aplicacions aeroespacials. Els aliatges de níquel que utilitzen l'enfortiment de la precipitació inclouen Inconel 718 (Alloy 718, UNS N07718, 2.4668), Inconel 725 (Alloy 725, UNS N07725), Incoloy 925 (Alloy 925, UNS N09925) i Monel K -500 (Alloy K -500}, UND 12} N05500, 2.4375).
Aliatges com Inconel 718 i Inconel 625 conserven la major part de les seves propietats mecàniques a temperatures de fins a 650 graus centígrads (1200 graus Fahrenheit), però es poden utilitzar selectivament a temperatures que s’acosten a 1000 graus centígrads (1800 graus Fahrenheit).
Com que els aliatges de níquel fàcilment amb molts altres metalls, pot millorar la resistència a la corrosió i altres propietats físiques a més de la força. El crom i el molibdè s’afegeixen sovint per millorar la corrosió i la resistència a l’oxidació, amb el molibdè, en particular, es considera que millora la resistència del puny. El coure també s’utilitza en l’aliatge d’incoloy 825 per millorar la seva resistència a la reducció d’àcids com els àcids sulfúrics, fòsfor i clorhídric.
