氧化物弥散强化合金被用在高温涡轮发动机叶片以及换热器管道中。镍基合金是目前的主要产品,但是铁铝氧化物弥散强化合金也正在研究中。氧化物弥散强化合金也被用在核工业中。

简介

氧化物弥散强化合金被用在高温涡轮发动机叶片以及换热器管道中。镍基合金是目前的主要产品,但是铁铝氧化物弥散强化合金也正在研究中。氧化物弥散强化合金也被用在核工业中。1

是一种化学元素,化学符号为Ni,原子序数为28。它是一种有光泽的银白色金属,其银白色带一点淡金色。镍属于过渡金属,质硬,具延展性。纯镍的化学活性相当高,这种活性可以在反应表面积最大化的粉末状态下看到,但大块的镍金属与周围的空气反应缓慢,因为其表面已形成了一层带保护性质的氧化物。即使如此,由于镍与氧之间的活性够高,所以在地球表面还是很难找到自然的金属镍。地球表面的自然镍都被封在较大的镍铁陨石里面,这是因为陨石在太空的时候接触不到氧气的缘故。在地球上,这种自然镍总会和铁结合在一起,这点反映出它们都是超新星核合成主要的最终产物。一般认为地球的地核就是由镍铁混合物所组成的。

镍的使用(天然的陨镍铁合金)最早可追溯至公元前3500年。阿克塞尔·弗雷德里克·克龙斯泰特于1751年最早分离出镍,并将它界定为化学元素,尽管他最初把镍矿石误认为铜的矿物。镍的外语名字来自德国矿工传说中同名的淘气妖精(Nickel,与英语中魔鬼别称"Old Nick"相近),这是由于镍铜矿不能用炼铜的方法炼出铜来,所以被比拟成妖魔。镍最经济的主要来源为铁矿石褐铁矿,含镍量一般为1-2%。镍的其他重要矿物包括硅镁镍矿及镍黄铁矿。镍的主要生产地包括加拿大的索德柏立区(一般认为该处是陨石撞击坑)、太平洋的新喀里多尼亚及俄罗斯的诺里尔斯克。

由于镍在室温时的氧化缓慢,所以一般视为具有耐腐蚀性。历史上,因为这一点镍被用作电镀各种表面,例如金属(如铁及黄铜)、化学装置内部及某些需要保持闪亮银光的合金(例如镍银)。世界镍生产量中的约6%仍被用于抗腐蚀纯镍电镀。镍曾经是硬币的常见成分,但现时这方面已大致上被较便宜的铁所取代,尤其是因为有些人的皮肤对镍过敏。尽管如此,英国还是在皮肤科医生的反对下,于2012年开始再使用镍铸造钱币。

只有四种元素在室温时具有铁磁性,镍就是其中一种。含镍的铝镍钴合金永久磁铁,其磁力强度介乎于含铁的永久磁铁与稀土磁铁之间。镍在现代世界的的地位主要来自于它的各种合金。全世界镍产量中的约60%被用于生产各种镍钢(特别是不锈钢)。其他常见的合金,还有一些的新的高温合金,就几乎就占尽了余下的世界镍用量。用于制作化合物的化学用途只占了镍产量的不到3%。作为化合物,镍在化学制造有好几种特定的用途,例如作为氢化反应的催化剂。某些微生物和植物的用镍作为活性位点,因此镍是它们重要的养分。1

涡轮发动机

涡轮发动机Turbine engine,或常简称为涡轮Turbine)是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式。经常在飞机与大型的船舶或车辆上看到其应用。

虽然涡轮发动机可能有许多不同的运作原理,但最简单的涡轮型式可以只包含一个“转子”(Rotor),例如一个带有中心轴的扇叶,将此扇叶放置在流体中(例如空气或水),流体通过时对扇叶施加的力量会带动整个转子开始转动,进而得以从中心轴输出轴向的扭力。风车水车这类的装置,可以说是人类最早发明的涡轮发动机原型。

依照不同的分类方式,涡轮发动机也可以分类成很多不同的型式。例如以燃烧室与转子的位置是否在一起来区别,就存在有属于外燃机一类的蒸汽涡轮发动机,与属于内燃机的燃气涡轮发动机

如果将涡轮发动机反过来运作,则会变成一种输入力量之后可以将流体带动的设备,例如压缩机(compressor)与(pump)。

有些涡轮发动机本身具有多组扇叶,其中部分是用于自流体汲取动力,部分是用于推动流体,二者不能混为一谈。举例来说在大部分的涡轮扇发动机与涡轮螺旋桨发动机中,位于燃烧室之前的扇叶实际的作用是用于加压进气,因此应被视为是一种压缩机。真正的涡轮机部分是位于燃烧室后方的扇叶,被燃烧后的排气推动产生动力,再透过传动轴将力量输送至主扇叶(涡轮扇发动机)或螺旋桨(涡轮螺旋桨发动机)处,推动其运转。1

换热器

换热器(亦称为热交换器热交换设备)是用来使热量从热流体传递到冷流体,以满足规定的工艺要求的装置,是对流传热及热传导的一种工业应用。

换热器可以按不同的方式分类。 按其操作过程可分为间壁式、混合式、蓄热式(或称回热式)三大类;按其表面的紧凑程度可分为紧凑式和非紧凑式两类。 按结构可分为[卷板式换热器]、[板式换热器]、[管壳式换热器],还有一种波节管换热器也属于管壳式换热器,换热效率较高; 按介质类别可分为[介质1对介质1换热器]、[介质1对介质2换热器]。1

参见

高温合金

本词条内容贡献者为:

李航 - 副教授 - 西南大学