De neînlocuit a nichelului în domeniile industriale cheie

Nicheleste considerat unul dintre cele mai dificile metale strategice de înlocuit în sistemul global de materiale metalice. Potrivit datelor de la International Nickel Research Group (INSG), cererea globală de nichel a menținut o rată medie anuală de creștere de aproximativ 4% în ultimul deceniu, în special în aliajele cu temperatură înaltă-, protecția împotriva coroziunii și noile industrii energetice, prezentând o tendință structurală ascendentă. Spre deosebire de majoritatea metalelor, valoarea nichelului nu se reflectă doar în performanța sa unică, ci și în rolul său de element fundamental de întărire în „sistemele de materiale în condiții extreme de lucru”, făcându-l cu adevărat de neînlocuit în mai multe industrii.

Motoarele de avioane sunt unul dintre cele mai solicitante echipamente din industria modernă, iar aliajele de-înaltă temperatură pe bază de nichel domină aproape întregul sistem de turbine cu gaz. Conform datelor tehnice disponibile public de la GE și Rolls Royce, aproximativ 50-60% din motoarele de avioane moderne sunt compuse din aliaje de temperatură înaltă pe bază de nichel, cu palete de turbină, camere de ardere, duze și alte componente care depind în special de nichel.
Semnificația aplicării nichelului în aliaje-la temperaturi ridicate constă în:

• Materialele de susținere mențin stabilitatea țesuturilor în medii peste 1100 de grade;
• Oferă rezistență la fluaj mult mai mare decât cea a aliajelor pe bază de fier-și cobalt;
• Asigurați rezistența la oboseală termică în cazul sarcinilor ciclice pe termen lung{0}.

În sistemul metalic actual, nu există niciun material care să poată atinge simultan nivelul aliajelor pe bază de nichel în ceea ce privește rezistența la temperatură ridicată, rezistența la oxidare și stabilitatea{0}. Prin urmare, dependența de nichel în industria aerospațială aparține „nivelului structural de neînlocuit”.

Nichelul joacă un rol de neînlocuit în producția de energie nucleară, hidrogen, petrol și gaze și echipamente de schimb de căldură la temperatură înaltă{0}. Datele din industrie arată că aproximativ 25% -30% din tuburile generatoare de abur din centralele nucleare din întreaga lume utilizează aliaje pe bază de nichel (în principal seria Inconel). Nichelul poate menține stabilitatea în medii cu presiune înaltă, iradiate și cu vapori de apă cu temperatură înaltă, suprimând în mod semnificativ fenomenele de fisurare prin coroziune prin efort (SCC) și de fragilizare cu hidrogen.
În plus, aliajele pe bază de nichel joacă un rol crucial în următoarele domenii:

• Conducte de petrol și gaze cu conținut ridicat de sulf (rezistente la fisurarea prin stres cu sulfuri)
• Echipament energetic cu hidrogen (rezistent la pătrunderea hidrogenului)
• Sistem de schimb de căldură la temperatură înaltă (cu stabilitate mult mai mare decât materialele din oțel inoxidabil)

Aceste cerințe sunt în continuă creștere odată cu ajustarea structurii energetice și, de asemenea, determină nichelul să devină metalul de bază în lanțul de producție a echipamentelor energetice.

În domeniul bateriilor de putere, capacitatea de neînlocuire a nichelului este la fel de semnificativă. Conform statisticilor de la Institutul de Cercetare a Bateriilor din Coreea, conținutul de nichel din sistemul ternar cu nichel ridicat (NCM811, NCA) reprezintă peste 80% din materialul electrodului pozitiv. În sistemul actual de baterii cu litiu, cobaltul este înlocuibil, dar nichelul este de neînlocuit deoarece nichelul determină în mod direct:
Limita superioară a densității energetice
Costul unitar al capacității
performanță ciclică
Pe măsură ce vehiculele cu energie noi se îndreaptă către era de rezistență lungă, utilizarea materialelor cu conținut ridicat de nichel va continua să crească, sporind și mai mult poziția strategică a nichelului.

În sistemele metalice speciale de ultimă generație, cum ar fi niobiul, tantalul și zirconiul, nichelul ca element de aliere poate îmbunătăți semnificativ stabilitatea materialelor în medii cu temperatură ridicată și corozive. De exemplu, niobiul nichel și aliajele de zirconiu nichel au devenit materiale comune în echipamentele de calitate nucleară, dispozitivele electronice de vid și sistemele de reacție chimică.
Adaosul de nichel poate aduce:

• Stabilitate mai bună la sudare
• Temperatura antioxidantă mai mare
• Durată de viață mai lungă
• Rezistență mai bună la coroziune sub tensiune

Acest lucru face din nichel nu doar un metal de bază, ci și un element cheie de întărire structurală în sistemele de materiale metalice rare.

Fie în medii cu temperaturi ridicate peste 1100 de grade sau în condiții extreme de lucru cu coroziune puternică, radiații și stres, nichelul prezintă performanțe cuprinzătoare pe care alte metale nu le pot îndeplini. Unicitatea sa nu se reflectă numai în rezistența la temperaturi ridicate și rezistența la coroziune, ci și în sistemul său industrial matur, fiabilitatea inginerească verificată pe termen lung-și baza de aplicare la scară largă-.

Odată cu modernizarea continuă a industriilor aerospațiale, a noii energie, a echipamentelor chimice, a energiei nucleare și a hidrogenului, valoarea strategică și de neînlocuit a nichelului vor deveni mai proeminente și va continua să devină o bază metalică importantă în domeniul producției de vârf-.