Nikel, üstün özellikleri sayesinde modern endüstrinin en çok yönlü ve vazgeçilmez metallerinden biridir. Yüksek sıcaklık dayanımı, korozyon direnci, mukavemeti ve tokluğu gibi özellikleriyle öne çıkan nikel alaşımları, havacılık, enerji, kimya, denizcilik ve tıp gibi birçok kritik sektörde yaygın olarak kullanılır. Bu üstün performans, nikelin farklı elementlerle stratejik olarak alaşımlandırılmasıyla elde edilir. Nikel alaşımlarını anlamanın en iyi yollarından biri, onları kimyasal bileşimlerine göre sınıflandırmaktır.
Nikel, demir ve kobalt gibi metallerle kolayca alaşım oluşturabilir. Alaşımlandırma, nikelin doğal özelliklerini geliştirerek belirli uygulamalar için optimize edilmiş malzemeler üretmeyi amaçlar. Ana alaşım elementleri genellikle şunlardır:
Krom (Cr): Oksidasyon ve yüksek sıcaklık korozyon direncini artırır.
Molibden (Mo) ve Tungsten (W): Yüksek sıcaklık mukavemetini ve sürünme direncini artırır.
Alüminyum (Al) ve Titanyum (Ti): Yaşlandırma sertleşmesi (precipitation hardening) yoluyla mukavemeti artırır, süper alaşımlarda önemli rol oynar.
Demir (Fe): Maliyeti düşürebilir ve bazı özelliklere ince ayar yapabilir.
Bakır (Cu): Asitlere karşı korozyon direncini artırır.
Kobalt (Co): Yüksek sıcaklık mukavemeti ve kararlılığını iyileştirir.
Nikel alaşımları genellikle baskın alaşım elementlerine ve mikro yapılarına göre sınıflandırılır. En yaygın sınıflandırmalar şunlardır:
Temel Bileşim: Nikel (%63-70) ve Bakır (%29-35) içerir. Az miktarda demir ve manganez de bulunabilir.
Özellikleri: Mükemmel korozyon direncine sahiptir, özellikle deniz suyu, sülfürik asit ve hidroflorik asit gibi ortamlar için idealdir. Yüksek mukavemet ve iyi süneklik gösterir.
Uygulama Alanları: Denizcilik ekipmanları (pervaneler, pompalar), kimyasal işleme tesisleri, petrol ve gaz endüstrisi.
Örnekler: Monel 400, Monel K-500 (K-500, alüminyum ve titanyum eklenerek yaşlandırma sertleşmesi özelliği kazanır, bu da onu daha yüksek mukavemetli yapar).
Bu geniş ve önemli bir sınıftır. Krom, oksidasyon ve korozyon direncini artırırken, diğer alaşım elementleri (Mo, W, Co, Al, Ti) mukavemeti ve yüksek sıcaklık performansını iyileştirir.
Nikel-Krom-Demir Alaşımları (Inconel 600, Incoloy 800 Serisi):
Temel Bileşim: Nikel, Krom ve önemli miktarda Demir içerir.
Özellikleri: Yüksek sıcaklıkta oksidasyon ve karbürizasyon direncine sahiptir. İyi mekanik özellikler sunar.
Uygulama Alanları: Isı eşanjörleri, fırın bileşenleri, kimyasal işleme ekipmanları.
Örnekler: Inconel 600, Incoloy 800/800H/800HT.
Nikel-Krom-Molibden Alaşımları (Inconel 625, Hastelloy C Serisi):
Temel Bileşim: Nikel, Krom ve yüksek miktarda Molibden içerir. Tungsten de bulunabilir.
Özellikleri: Olağanüstü korozyon direncine sahiptir, özellikle çukurlaşma ve yarık korozyonuna karşı dirençlidir. Yüksek sıcaklık mukavemeti de iyidir.
Uygulama Alanları: Agresif kimyasal ortamlar, atık arıtma, petrol ve gaz endüstrisi, denizcilik.
Örnekler: Inconel 625, Hastelloy C-276, Hastelloy C-22.
Yaşlandırma Sertleşmeli Nikel-Krom Süper Alaşımlar (Inconel 718, Inconel 738, Nimonic Serisi):
Temel Bileşim: Nikel, Krom, Alüminyum, Titanyum ve bazen Molibden, Niyobyum gibi elementleri içerir.
Özellikleri: Yüksek sıcaklıklarda mükemmel sürünme, yorulma ve gerilme rüptürü mukavemeti gösterirler. Gama prime (γ′) ve/veya gama double prime (γ′′) çökeltileri ile sertleştirilirler.
Uygulama Alanları: Jet motoru parçaları (türbin kanatları, diskler), gaz türbinleri, uzay aracı bileşenleri.
Örnekler: Inconel 718, Inconel 738, Nimonic 80A, René N5.
Temel Bileşim: Nikel ve yüksek miktarda Molibden içerir.
Özellikleri: İndirgeyici asitlere (hidroklorik asit gibi) karşı olağanüstü korozyon direncine sahiptir.
Uygulama Alanları: Kimyasal işleme endüstrisinde, özellikle hidroklorik asit gibi zorlu asit ortamlarında.
Örnekler: Hastelloy B-2, Hastelloy B-3.
Temel Bileşim: Nikel, Demir ve Kromun dengeli bir kombinasyonunu içerir.
Özellikleri: Geniş bir sıcaklık aralığında iyi oksidasyon, karbürizasyon ve korozyon direnci sunar. Genellikle maliyet etkin çözümler sunarlar.
Uygulama Alanları: Fırın parçaları, termokupl kılıfları, ısı eşanjörleri.
Örnekler: Incoloy 800/800H/800HT, Nimonic 75.
Temel Bileşim: Yüksek oranda nikel (%99'un üzerinde) içerir.
Özellikleri: Mükemmel korozyon direncine (özellikle alkalilere karşı), iyi elektrik ve termal iletkenliğe sahiptir.
Uygulama Alanları: Pil bileşenleri, elektronik, gıda işleme ekipmanları, kimyasal kaplama.
Örnekler: Nikel 200/201.
Nikel alaşımları, içerdikleri kimyasal elementlerin hassas dengesi sayesinde geniş bir özellik yelpazesi sunar. Bu sınıflandırma, mühendislerin ve malzeme bilimcilerin belirli bir uygulama için en uygun nikel alaşımını seçmelerine yardımcı olur. Havacılıktan tıp sektörüne kadar birçok alanda performans ve güvenilirliğin anahtarı olan bu alaşımlar, modern teknolojinin ilerlemesinde vazgeçilmez bir rol oynamaya devam edecektir.
