Nikelio pagrindu pagaminti lydiniai aviacijos ir kosmoso pramonėje
Elemento numeris 28 ant periodinės lentelės yra nikelis. Šis kietas ir lankstus metalas, derinamas su kitais metalais, pavyzdžiui, plienu, gali sudaryti naudingus lydinius. Šie lydiniai yra magnetiniai, atsparus dėvėjimams ir gali atlaikyti ypač aukštą temperatūrą. Šios savybės suteikia nikelio pagrindu pagamintus lydinius daug veiksmingų programų aviacijos ir kosmoso pramonėje.
Orlaiviai ir erdvėlaivis yra sudėtingos mašinos, suprojektuotos ir pastatytos tikslioms specifikacijoms. Daugeliu atvejų tinkamas ir patikimas šių orlaivių veikimas gali būti gyvybės ir mirties klausimas. Todėl aviacijos ir kosmoso inžinieriai remiasi nikelio pagrindu pagamintais lydiniais, kad pateiktų reikiamą atsakymą, kai susiduria su konkrečiomis skrydžio situacijomis. Čia apžvelgiama, kaip šie mišrūs metalai prisideda prie aviacijos ir kosmoso pramonės.
Nikelio lydiniai dujų turbinuose
Vienas geriausių nikelio lydinių naudojimo yra dujų turbinų orlaivių varikliuose. Turbina yra besisukantis ventiliatorius, kuris naudoja vieną galios šaltinį, kad pagamintų kitą galios šaltinį, pavyzdžiui, hidroelektrinę ar vėjo turbiną. Orlaivio dujų turbinos veikia tuo pačiu principu, išskyrus tai, kad suslėgtos dujos sukuria energiją, reikalingą turbinos sukimui. Orlaivio turbinos sukuriama trauka orlaiviui nukreipia į priekį, nuo žemės ir į orą.
Antrojo pasaulinio karo metu dujų turbinos varikliams reikėjo dažnai priežiūros, nes aukšta vidaus degimo variklio temperatūra greitai suskirsto plieno lydinius. Mokslininkai ir inžinieriai kreipėsi į nikelio lydinius, atsparius karščiui ir atsparus korozijai, kad išspręstų šią problemą.
Orlaivių inžinieriai turbinos pakeitė nerūdijančio plieno lydinius nikelio lydiniais, ypač degimo kameroje. Degimo kameroje degalų purkštukai išskiria nuolatinį slėgio oro srautą, o liepsnos laikikliai palaiko oro srautą, kuris dega per visą skrydį, net jei per turbiną pučia daug vėjo. Dėl šios nuolatinės liepsnos degimo kamera ilgą laiką turi atlaikyti aukštą temperatūrą. Nikelio lydiniai tai leidžia.
Atradę nikelio lydinių vertę dujų turbinų metu, aviacijos ir kosmoso inžinieriai toliau gerino nikelio lydinių veikimą orlaivio skrydyje.
Į lydinius pridedant kitų metalų, tokių kaip volframas ir molibdenas, jie tampa labiau atsparūs šilumai. Aliuminio pagrindu pagamintų dangų naudojimas pagerina nikelio lydinių koroziją ir atsparumą rūdimams. Nauji lydinio liejimo būdai suteikia jiems reikalingą kryptinį stiprumą.
Šiandien viename purkštuko variklyje naudojama apie 1,8 tonos nikelio lydinių. Šie nikelio lydiniai leidžia reaktyviniams varikliams atlikti apie 20, 000 skrydžio valandas be didelių remontų. Priešingai, prieš tai, kai nikelio lydiniai tapo standartiniai, orlaivių skrydis buvo tik 5 valandos, o tai rodo nikelio lydinių svarbą aviacijos ir kosmoso pramonėje.
Nikelio lydiniai kituose orlaivių komponentuose
Nors nikelio lydiniai yra geriausiai žinomi kaip pagerinti dujų turbinų efektyvumą, jie taip pat naudojami kituose orlaivių komponentuose.
80A lydinys gali išlaikyti savo formą net esant ypač aukštai temperatūrai ir dideliam stresui. Jis dažnai naudojamas orlaivio išmetimo vožtuvuose, kurie pašalina karštas išmetimo dujas iš variklio.
„Monel“ yra dar vienas nikelio lydinys, naudojamas orlaiviuose. Šiame metale yra 68% nikelio, 29% vario ir nedidelis geležies, mangano ir kitų elementų kiekis. Monelis yra panašus į plieną įvairiais būdais, turi didelį atsparumą dideliam slėgiui (ty tempimo stiprumui) ir gali būti suvirintas. Orlaivio išmetimo kolektoriai, karbiuratoriaus vožtuvai ir rankovės bei pavaros ir grandinės, kontroliuojančios nusileidimo įrankius, naudoja monelio lydinius. „Monel“ kniedės taip pat naudojamos nikelio plieno lydiniams pritvirtinti.
Nikelio lydiniai ant mėnulio modulio
Nikelio pagrindu pagaminti lydiniai yra plačiai naudojami aviacijos ir kosmoso pramonėje ir netgi buvo naudojami Mėnulio paviršiuje. Septintajame dešimtmetyje Jungtinių Valstijų „Apollo“ programa nusileido 12 astronautų Mėnulyje. Norėdami ten patekti, astronautai naudojo erdvėlaivį, skirtą specialiai mėnuliui: Mėnulio modulis (LM).
Pasak Smithsonian nacionalinio oro ir kosmoso muziejaus, daugelis juodųjų išorinių LM dalių buvo pagamintos iš nikelio pagrindu pagamintų lydinių.
Šiose juodose dalyse buvo naudojamas nikelio plieno lydinys, kad absorbuotų ir atspindėtų saulės šilumą iš LM. Padedant iki 25 aliuminio sluoksnių, dengtų ant nikelio lydinio, dalys taip pat apsaugojo erdvėlaivį nuo mažų meteoroidų.
Nikelio lydinys, naudojamas ant LM, buvo labai plonas: tiesiog {{0}}}. 0 0 21 0 72 mm\/{{10 {10 {10}}. 00833 colių storos. Palyginimui, įprasta aliuminio folija yra apie 0,2 mm\/0,0079 colio storio. Spausdintuvo popieriaus lapas paprastai yra 0,1 mm\/0,0038 colio storio. Šios labai plonos Mėnulio modulio (LM) skyriai buvo paminėti 1995 m. Filme „Apollo 13“. Erdvėlaivio transliacijoje į Žemę Jim Lovell (vaidina Tomas Hanksas) sako: „Kai kuriose vietose LM oda yra tik keli skardinių skardinių sluoksniai, ir viskas, ką mes turime apsaugoti nuo erdvės.“.
Nikelio lydiniai yra akivaizdžiai svarbūs kosmoso istorijai. Be šių karščiui atsparių ir korozijai atsparių metalo lydinių šiandien negalėtume taip lengvai kirsti vandenynų, o žmonės negalėtų vaikščioti Mėnulio paviršiumi. Nereikia nė sakyti, kad šie nikelio pagrindu pagaminti lydiniai yra būtini metalai šiuolaikiniam amžiui.
