Nikkelbaserte legeringer i luftfartsindustrien
Element nummer 28 på den periodiske tabellen er nikkel. Dette harde og duktile metallet, kombinert med andre metaller, for eksempel stål, kan danne nyttige legeringer. Disse legeringene er magnetiske, slitasjesistente og tåler ekstremt høye temperaturer. Disse egenskapene gir nikkelbaserte legeringer mange effektive bruksområder i luftfartsindustrien.
Fly og romfartøy er komplekse maskiner designet og bygget til presise spesifikasjoner. I mange tilfeller kan riktig og pålitelig drift av disse flyene være et spørsmål om liv og død. Derfor er luftfartsingeniører avhengige av nikkelbaserte legeringer for å gi den nødvendige responsen når de møter spesifikke situasjoner under flukt. Her er en oversikt over hvordan disse blandede metaller bidrar til luftfartsindustrien.
Nikkellegeringer i gassturbiner
En av de beste bruken av nikkellegeringer er i gassturbiner i flymotorer. En turbin er en roterende vifte som bruker en kraftkilde for å produsere en annen kraftkilde, for eksempel et vannkraftverk eller en vindturbin. Flysturbiner fungerer på samme prinsipp, bortsett fra at gasen med trykking produserer energien som trengs for å rotere turbinen. Skypen som genereres av flyturbinen driver flyet fremover, av bakken og i luften.
Under andre verdenskrig krevde gassturbinmotorer hyppig vedlikehold fordi de høye temperaturene i forbrenningsmotoren raskt ville korrodere stållegeringene. Forskere og ingeniører henvendte seg til nikkellegeringer, som er varmebestandige og korrosjonsbestandige, for å løse dette problemet.
Flyingeniører erstattet legeringer i rustfritt stål i turbiner med nikkellegeringer, spesielt i forbrenningskammeret. I forbrenningskammeret frigjør drivstoffinjektorer en kontinuerlig strøm av trykk i trykk, og flammeholdere holder luftstrømmen brennende gjennom hele flyet når det er mye vind som blåser gjennom turbinen. På grunn av denne kontinuerlige flammen, må forbrenningskammeret tåle høye temperaturer i lang tid. Nikkellegeringer gjør dette mulig.
Etter å ha oppdaget verdien av nikkellegeringer i gassturbiner, fortsatte luftfartsingeniører å forbedre ytelsen til nikkellegeringer i flyflyging.
Å legge til andre metaller som wolfram og molybden til legeringene gjør dem mer varmebestandige. Bruken av aluminiumsbaserte belegg forbedrer korrosjonen og rustmotstanden til nikkellegeringer. Nye legeringsmetoder gir dem den retningsstyrken de trenger.
I dag brukes omtrent 1,8 tonn nikkellegeringer i en enkelt jetmotor. Disse nikkellegeringene gjør det mulig for jetmotorer å fullføre omtrent 20, 000 timer med fly uten større reparasjoner. I motsetning til dette, før nikkellegeringer ble standard, hadde fly et levetid på bare 5 timer, noe som viser viktigheten av nikkellegeringer i luftfartsindustrien.
Nikkellegeringer i andre flymokomponenter
Mens nikkellegeringer er mest kjent for å forbedre effektiviteten til gassturbiner, brukes de også i andre flykomponenter.
80A -legering kan beholde sin form selv under ekstremt høye temperaturer og stort stress. Det brukes ofte i eksosventiler for fly, som fjerner varme eksosgasser fra motoren.
Monel er en annen nikkellegering som brukes i fly. Dette metallet inneholder 68% nikkel, 29% kobber og små mengder jern, mangan og andre elementer. Monel ligner på stål på mange måter, har en høy motstand mot tungt trykk (dvs. strekkfasthet), og kan sveises. Fly eksosmanifolder, forgasserventiler og ermer, og girene og kjedene som kontrollerer landingsutstyret, bruker alle monellegeringer. Monelnagler brukes også til å feste nikkelstållegeringer.
Nikkellegeringer på månemodulen
Nikkelbaserte legeringer er mye brukt i luftfartsindustrien og har til og med blitt brukt på overflaten av månen. På 1960 -tallet landet USAs Apollo -program 12 astronauter på månen. For å komme dit, brukte astronautene et romfartøy designet spesielt for månen: månemodulen (LM).
Mange av de svarte utvendige delene av LM var laget av nikkelbaserte legeringer, ifølge Smithsonian's National Air and Space Museum.
Disse svarte delene brukte en nikkelstållegering for å absorbere og reflektere solvarme fra LM. Ved hjelp av opptil 25 lag med aluminiumbelegg på nikkellegeringen beskyttet delene også romfartøyet mot små meteoroider.
Nikkellegeringen som ble brukt på LM var veldig tynn: bare {{0}}. 0 0 21 0 72 mm/0. 0000833 tommer tykk. Til sammenligning er vanlig aluminiumsfolie omtrent 0,2 mm/0,0079 tommer tykk. Et ark skriverpapir er typisk 0,1 mm/0,0038 tommer tykt. Disse veldig tynne delene av månemodulen (LM) ble nevnt i 1995 -filmen Apollo 13. I romfartøyets sending til jorden, sier Jim Lovell (spilt av Tom Hanks): "Noen steder er LMs hud bare noen få lag med tinfoil tykkelse, og det er alt vi må beskytte oss mot vakuumet av plass."
Nikkellegeringer er åpenbart viktige for luftfartshistorien. Uten disse varmebestandige og korrosjonsbestandige metalllegeringene, ville vi ikke være i stand til å krysse hav så lett i dag, og mennesker ville ikke være i stand til å gå på overflaten av månen. Unødvendig å si at disse nikkelbaserte legeringene er uunnværlige metaller for moderne tid.
