Нікелеві сплави, сплави на основі нікелю . Здатність нікелю розчиняти в собі значну кількість ін. металів і зберігати при цьому пластичність привела до створення великого числа Н. с. Корисні властивості Н. с. певною мірою обумовлені властивостями самого нікелю, серед яких поряд із здатністю утворювати тверді розчини з багатьма металами виділяються феромагнетизм, висока корозійна стійкість в газових і рідких середовищах, відсутність алотропічних перетворень.
З кінця 19 ст порівняно широко використовуються мідно-нікелеві сплави, що володіють високою пластичністю у поєднанні з високою корозійною стійкістю, коштовними електричними і ін. властивостями. Практичне вживання знаходять сплави типа монель-металу, які поряд з куніалямі виділяються серед конструкційних матеріалів високою хімічною стійкістю у воді, кислотах, міцних лугах, на повітрі,
Важливу роль в техніці грають феромагнітні сплави Ni (40—85%) з Fe, що відносяться до класу магнітно-м'яких матеріалів . Серед цих матеріалів є сплави, що характеризуються найвищим значенням магнітної проникності (див. Пермалой ) , її постійністю (див. Пермінвар ) , поєднанням високої намагніченості насичення і магнітної проникності (див. Перменорм ) . Такі сплави застосовують в багатьох областях техніку, де потрібна висока чутливість робочих елементів до зміни магнітного поля.
Сплави з 45—55% Ni, леговані в невеликих кількостях Cu або З, володіють коефіцієнтом лінійного термічного розширення, близьким до коефіцієнта лінійного термічного розширення скла, що використовується в тих випадках, коли необхідно мати герметичний контакт між склом і металом (див. також Ковар ) .
Сплави Ni із З (4 або 18%) відносяться до групи магнітострикційних матеріалів . Завдяки хорошій корозійній стійкості в річковій і морській воді такі сплави є коштовним матеріалом для гідроакустичної апаратури.
На початку 20 ст стало відомо, що жаростійкість Ni на повітрі досить висока сама по собі, може бути покращувана шляхом введення Al, Si або Cr. Із сплавів такого типа важливе практичне значення завдяки хорошому поєднанню термоелектричних властивостей і жаростійкості зберігають сплав нікелю з Al, Si і Mn (алюмель ) і сплав Ni з 10% Cr (хромель ) . Хромель-алюмельовиє термопари відносяться до числа найбільш поширених термопар, вживаних в промисловості і лабораторній техніці. Знаходять практичне використання також термопари з хромеля і копеля .
Важливе вживання в техніці отримали жаростійкі сплави Ni з Cr — ніхроми . Найбільшого поширення набули ніхроми з 80% Ni, які до появи хромалей були самими жаростійкими промисловими матеріалами. Спроби здешевити ніхроми зменшенням вмісту в них Ni привели до створення т.з. ферроніхромов, в яких значна частина Ni заміщена Fe. Найбільш поширеною виявилася композиція з 60% Ni, 15% Cr і 25% Fe. Експлуатаційна стійкість більшості ніхромов вища, ніж ферроніхромов, тому останні використовуються, як правило, при нижчій температурі. Ніхроми і ферроніхроми володіють рідким поєднанням високої жаростійкості і високого електричного опору (1,05—1,40 мком × м-код ) . Тому вони разом з хромалямі є два найбільш важливих класу сплавів, використовуваних у вигляді дроту і стрічки для виготовлення високотемпературних електричних нагрівачів. Для електронагрівачів в більшості випадків виробляють ніхроми, леговані кремнієм (до 1,5%) у поєднанні з мікродобавками рідкоземельних лужноземельних або ін. металів. Гранична робоча температура ніхромов цього типа складає, як правило, 1200 °С, в ряду марок 1250 °С.
Н. с., що містять 15—30% Cr, леговані Al (до 4%), більш жаростійкі, ніж сплави, леговані Si. Проте з них важче отримати однорідну по складу проволікатиму або стрічку, що необхідне для надійної роботи електронагрівачів. Тому такі Н. с. використовуються в основному для виготовлення жаростійких деталей, не схильних до великих механічних навантажень при температурах до 1250 °С.
Під час 2-ої світової війни 1939—45 у Великобританії було почато виробництво жароміцних сплавів Ni — Cr — Ti — Al, званих німоніками . Ці сплави, виниклі як результат легування ніхрому (типа X20h80) титаном (2,5%) і алюмінієм (1,2%), мають помітну перевагу по жароміцності перед ніхромамі і спеціальними легованими сталямі. На відміну від що раніше застосовувалися жароміцних сталей, працездатних до 750—800 °С, німоніки виявилися придатними для експлуатації при вищих температурах. Поява їх послужило потужним поштовхом для розвитку авіаційних газотурбінних двигунів. За порівняно короткий термін було створено велике число сложнолегированних сплавів типа німонік (з Ti, Al, Nb, Ta, З, Мо, W, В, Zr, Ce, La, Hf) з робочою температурою 850—1000 °С. Ускладнення легування погіршує здібність сплавів до гарячої обробки тиском. Тому поряд із сплавами, що деформуються, широкого поширення набули ливарні сплави, які можуть бути більш легованими, а отже, і жароміцнішими (до 1050 °С). Проте для литих сплавів характерні менш однорідна структура і, як наслідок цього, декілька більший розкид властивостей. Випробувані способи створення жароміцних композиційних матеріалів введенням в нікель або Н. с. тугоплавких оксидів торія, алюмінію, цирконію і ін. з'єднань. Найбільше вживання отримав Н. с. з високодисперсними оксидами торія (ТД-нікель).
Важливу роль в техніці грають леговані сплави Ni — Cr, Ni — Мо і Ni — Mn, що володіють коштовним поєднанням електричних властивостей: високим питомим електричним опором (r = 1,3—2,0 мком × м-код ), малим значенням температурного коефіцієнта електричного опору (порядку 10 -5 1/°С), малим значенням термоедс в парі з міддю (менше 5 мв /°С) . По величині температурного коефіцієнта електричного опору ці сплави поступаються манганіну в інтервалі кімнатних температур, проте, мають в 3—4 рази більший питомий електричний опір. Головна область вживання таких сплавів — малогабаритні резистивні елементи, від яких вимагається постійність електричних властивостей в процесі служби. Елементи виготовляються, як правило, з мікродроту або тонкої стрічки товщиною 5—20 мкм. Сплави на основі Ni — Мо і Ni — Cr застосовують також для виготовлення малогабаритних тензорезісторов, що характеризуються майже лінійною залежністю зміни електричного опору від величини пружної деформації.
Для хімічної апаратури, що працює у високоагресивних середовищах, наприклад в соляній, сірчаній і фосфорній кислотах різної концентрації при температурах, близьких до температури кипіння, широко використовуються сплави Ni — Мо або Ni — Cr — Мо, відомі за кордоном під назвою хастелой, реманіт і ін., а до СРСР — сплавів марок H70m28, Н70М28Ф, Х15Н55М16В, Х15Н65М16В. Ці сплави перевершують по корозійній стійкості в подібних середовищах все відомі корозійностійкі стали.
В практиці застосовують ще цілий ряд Н. с. (з Cr, Мо, Fe і ін. елементами), що володіють сприятливим поєднанням механічних і физико-хімічних властивостей, наприклад корозійностійкі сплави для пружин, тверді сплави для штампів і ін. Окрім власне Н. с., нікель входить як один з компонентів до складу багатьох сплавів на основі ін. металів (наприклад, алні сплави ) .
Літ.: Бозорт Р., Феромагнетизм, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1956; Матеріали в машинобудуванні. Вибір і вживання, т. 3 — Спеціальні стали і сплави, М., 1968; Химушкин Ф. Ф., Жароміцні стали і сплави, 2 видавництва, М., 1969; Бабаков А. А., Пріданцев М. Ст, Корозійностійкі стали і сплави, М., 1971.
