Никель и сплавы никеля

Свойства и применение никеля

• Поддается как холодной, так и горячей обработке.
• Сохраняет благоприятные механические свойства при температуре, повышенной до примерно 5000C.
• Он обладает высокой коррозионной стойкостью.
• Важный легирующий примесь и матрица многих сплавов
• Ферромагнетик при комнатной температуре

Около 70% никеля используется в качестве добавки в легированных сталях, прежде всего в нержавеющей стали. Сплавы, в которых никель является основным компонентом, потребляют около 13% мирового производства этого металла, а еще около 10% идет на гальваническое покрытие. В чистом виде этот металл используется в электронике и электротехнике, пищевой промышленности, исследовательском оборудовании и даже в компонентах авиационной и космической техники.

Физические и механические свойства никеля

• Атомный номер – 28
• Атомная масса – 58,6934
• Переходный металл, в группе 10, 4-й ряд в периодической таблице
• Количество постоянных изотопов – 5
• Плотность – 8,902 г/см3
• Температура плавления – 1453 °C
• Температура кипения – 2730 C
• Прочность на разрыв в размягченном состоянии - Rm = 450 МПа; удлинение A=45%. Может быть увеличена при соответствующей обработке.
• Сохраняет благоприятные механические свойства при температуре, повышенной до примерно 500 °C.
• Твердость чистого никеля – 35 HRB. Холодная обработка и наличие примесей увеличивают твердость.
• Точка Кюри – 358 °C

Интересные факты:

Никель является одним из трех широко распространенных элементов (наряду с железом и кобальтом), которые обладают сильными ферромагнитными свойствами при комнатной температуре. Хотя чистый никель редко используется в качестве магнитного материала, для этой цели часто используются его сплавы.

Соответствующая обработка, включающая, например, горячую прокатку, холодную прокатку, холодное волочение или отжиг, может значительно повысить прочность на разрыв никелевых прутков и проволоки.

История развития никелевых сплавов

Когда был открыт никель? Каковы были его первые применения? Что общего у никеля с метеоритами? Приглашаем вас в путешествие по истории никеля.

Содержание никеля в древности

Хотя никель сам по себе был неизвестен человечеству на протяжении большей части истории нашего вида, уникальные свойства коррозионно-стойких и прочных сплавов железа с никелем были известны с древнейших времен и поступали к нам через метеориты.

Большая часть объектов, попадающих к нам из космоса, называется железными метеоритами, которые на самом деле часто являются сплавом железа и никеля (примером может служить самый большой задокументированный метеорит, найденный в Намибии и названный Хоба). С помощью доступных в то время технологий из этого материала можно было изготовить ценные предметы.

Древние люди, должно быть, были чрезвычайно впечатлены объектами, падающими с неба. Неудивительно, что изготовленные из них ножи и другие инструменты находят археологи в гробницах правителей. Например, нож из сплава метеоритного происхождения был обнаружен в гробнице Тутанхамона. Другие древние цивилизации, в том числе Китай династии Шан, Хатти и шумеры, также изготавливали подобные предметы.

Вероятно, первым местом, где сознательно использовали никель, был Китай. Там чеканили монеты из сплава под названием báitóng, что в переводе означает «белая медь». Интересно, что никель используется в монетном деле и в наши дни.

Хотя никель присутствует в артефактах, возраст которых исчисляется тысячелетиями, истинная ценность этого металла была неизвестна. Ситуация изменилась с наступлением индустриальной эпохи.

Рассвет никеля в эпоху промышленной революции

Впервые название «никель» появилось в научных трудах в 1754 году в работе «Продолжение результатов и экспериментов над кобальтовой рудой». Автор ошибочно классифицировал никель как полуметалл из-за недостаточной чистоты образца.

Правильные свойства никеля были описаны в 1804 году J.B. Richter. Вскоре после этого некоторые страны, во главе с США, ввели в обращение монеты, содержащие никель.

Спрос на никель резко возрос в 70-80-х годах XIX века, когда были открыты полезные свойства никелесодержащей стали и разработаны первые никелевые гальванические покрытия. Вскоре после этого этот металл стали использовать для покрытия броней военно-морских кораблей.

С начала XX века и по сегодняшний день продолжается развитие жаропрочных и жаростойких сверхсплавов, которые играют важную роль в турбинных двигателях и, таким образом, стали неотъемлемой частью мира, в котором мы живем.