Какие свойства никеля способствуют широкому применению его сплавов?

Способность никеля растворять в себе значительное количество других металлов и сохранять при этом пластичность привела к созданию большого числа никелевых сплавов. Полезные свойства никелевых сплавов в определенной степени обусловлены свойствами самого никеля, среди которых наряду со способностью образовывать твердые растворы со многими металлами выделяются ферромагнетизм, высокая коррозионная стойкость в газовых и жидких средах, отсутствие аллотропических превращений.

10. Охарактеризуйте с плавы с заданными значениями коэффициента теплового расширения.

Сплавы этой группы в основном применяются в приборостроении. Часто для получения необходимой точности работы прибора требуются материалы, которые имели бы определенные и не изменяющиеся коэффициенты теплового расширения, модуля упругости и т. д. Основную группу сплавов, используемых для этих целей, составляют сплавы системы Fe –Ni. В зависимости от состава сплава коэффициент его теплового расширения может изменяться почти в 20 раз. Наибольшее применение имеет сплав Н36 (36% никеля) – инвар, практически не расширяющийся (коэффициент теплового расширения a=1,5×10^-6мм/(мм×°С) в интервале температур от –30 до +100°С.

Для впаев в стеклянные или керамические корпуса или детали вакуумных приборов применяют сплавы Fe-Ni. добавочно легированные кобальтом или медью, имеющие равный со стеклом коэффициент линейного расширения и близкую температурную зависимость. Сплав Н48 с 48% никеля имеет коэффициент a=9×10^-6мм/(мм×°С), т.е. одинаковый со стеклом и называется платинитом.

Сплав элинвар с малым температурным коэффициентом упругости при изменении температуры до 120 - 200°С имеет состав: 36%Ni, 8%Cr, Fe – остальное. Из элинвара изготовляют мембраны, сильфоны, волосовые пружины часов, а также другие высокоточные упругие элементы приборов и механизмов.

11. Охарактеризуйте сплавы с высоким электросопротивлением.  

Одна группа этих сплавов используется для изготовления электронагревательных элементов, другая – для реостатов. Сплавами с высоким электросопротивлением для нагревательных элементов являются сплавы на основе никеля и хрома – нихромы (Х15Р60 и X20Н80. Их предельная рабочая температура находится в пределах соответственно 900 и 1100°С.

В качестве реостатных сплавов в основном применяются сплавы системы

Cu-Ni-Mn (~40 – 45%Ni, 1 – 2%Mn, Cu – остальное), а также сплавы

МНМц40-1,5 (константан) и МНМц43-0,5 (копель). Они имеют электросопротивление порядка 0,5 Ом×мм²/м, которое практически не зависит от температуры. Предельная рабочая температура этих сплавов 500°С.

  12. Охарактеризуйте м агнитные сплавы.

     Здесь будут рассмотрены ферромагнитные материалы, которые характеризуются способностью очень интенсивно намагничиваться под воздействием внешнего магнитного поля. В магнитном поле домены (области спонтанного намагничивания) ферромагнитного материала ориентируются вдоль направления внешнего силового поля в тем большей степени, чем больше напряженность намагничивающего поля Н. После удаления поля в ферромагнитном материале сохраняется остаточная индукция Вr. Для устранения остаточной индукции нужно приложить к ферромагнитному материалу магнитное поле обратного знака, равное величине Н_С. Значение напряженности размагничивающего поля Н_С называется коорцетивной силой. Произведение Вr× Н_С характеризует энергию перемагничивания, и эту величину называют магнитной энергией ферромагнитного материала. Магнитные материалы подразделяются на магнитотвердые и магнитомягкие.

13. Охарактеризуйте м агнитотвердые сплавы.

Магнитотвердые материалы (рис. 1а) характеризуются широкой петлей гистерезиса, высоким значением коорцетивной силы и применяются для изготовления постоянных магнитов. Коорцетивная сила повышается с увеличением внутренних напряжений и дисперсности структуры металла. Эту группу представляют литейные никелевые сплавы типа ални АН, алнико АНК, магнико МНК. Сплавы содержат 13 - 33% Ni, 9 – 15% Al, 12 – 24% Co (в зависимости от марки). Коорцетивная сила в этих сплавах в дисперсионно-состаренном состоянии значительно выше, чем у магнитных сталей, поэтому магниты из таких сплавов имеют более высокую магнитную энергию и их используют для изготовления малогабаритных мощных магнитов.

Охарактеризуйте магнитомягкие материалы

. Магнитомягкие сплавы работают в условиях циклически изменяющихся магнитных полей и непрерывного перемагничивания. Они,наоборот, имеют узкую петлю гистерезиса, малые значения коорцетивной силы и характеризуются небольшими потерями на гистерезис (рис. 1б). Из них изготавливают сердечники трансформаторов, электродвигателей и генераторов, детали слаботочной техники, т. е. такие детали, которые подвергаются многократному переменному намагничиванию. Для удовлетворения этих требований металл должен обладать гомогенной структурой, быть чистым от примесей и включений и иметь крупнозернистое строение, свободное от внутренних напряжений, вызываемых наклепом.

Для работы в слабых полях, например в телекоммуникационных системах, применяют пермаллои - железоникелевые сплавы с определенными узкими пределами содержания никеля (около 79%), которые имеют высокую магнитную проницаемость m до 10⁵

Гн/Э. Иногда их дополнительно легируют Mo и Cr, улучшающими способность сплавов к пластической деформации и их магнитную проницаемость. Высоконикелевые пермаллои 79НМ, 81НМА характеризуются очень высокой магнитной проницаемостью в слабых магнитных полях. Пермаллои получают вакуумным переплавом, прокатывают на ленты и листы магнитопроводов, с последующим отжигом при 1100-1300°С в вакууме или водороде.