Нанокристаллический никель,E FORU

### **Нанокристаллический никель (nc-Ni) - усовершенствованный металлический материал** #### **Обзор** **Нанокристаллический никель** относится к никелевому материалу со сверхмелкозернистой структурой, где размер кристаллита обычно составляет менее 100 нанометров. Эта наноразмерная микроструктура коренным образом изменяет свойства материала по сравнению с обычным крупнозернистым никелем, что приводит к исключительной механической прочности, повышенной твердости, улучшенной износостойкости и уникальным физическим характеристикам. Материал обычно получают методом электроосаждения или методами интенсивной пластической деформации, что создает высокую плотность границ зерен, которые доминируют в его поведении. --- #### **Химический состав (% по массе - типичный)** | Элемент | Содержание (%) | | :--- | :--- | | **Никель (Ni)** | **≥ 99,0** | | **Сера (S)** | **≤ 0,005** | | **Кислород (О)** | **≤ 0,1** | | **Углерод (C)** | **≤ 0.05** | | **Железо (Fe)** | **≤ 0.05** | | **Другие микроэлементы** | **≤ 0,1** | *Примечание: Высокая чистота необходима для достижения оптимальных нанокристаллических свойств. Некоторые коммерческие сорта могут содержать преднамеренное добавление ингибиторов роста зерна или укрепляющих элементов. --- #### **Физические и механические свойства** | Собственность | Значение / Описание | | :--- | :--- | | **Плотность** | 8,85-8,92 г/см³ | | **Размер зерна** | **5-100 нм** (обычно 20-50 нм) | | **Температура плавления** | ~1440-1455 °C (слегка понижено из-за наноразмерных эффектов) | | **Микротвердость** | **350-650 HV** (против 120-180 HV для обычного Ni) | | **Прочность на разрыв** | **900-1500 МПа** (против 300-500 МПа для обычного никеля) | | **Предел текучести** | **700-1200 МПа** (против 100-200 МПа для обычного никеля) | | **Удлинение** | 1-10% (в зависимости от размера зерна и обработки) | | **Модуль Юнга** | 190-210 ГПа (аналогично обычному никелю) | | **Удельное электрическое сопротивление** | 8-15 μОм·см (выше обычного Ni из-за рассеяния на границе зерен) | | **Теплопроводность** | 60-80 Вт/м·К (пониженная по сравнению с обычным никелем) | | **Коэффициент теплового расширения** | 12,5-13,5 × 10⁻⁶/°C | --- #### **Основные характеристики и применение** **Ключевые характеристики:** 1. **Исключительная комбинация прочности и твердости**: укрепляющий механизм Холла-Петча обеспечивает увеличение прочности в 3-5 раз по сравнению с обычным никелем. 2. **Повышенная износостойкость**: Превосходная стойкость к истиранию и адгезионному износу 3. **Ограничения термической стабильности**: Рост зерна происходит при повышенных температурах (>250°C) 4. **Высокая коррозионная стойкость**: Поддерживает отличную коррозионную стойкость никеля с улучшенной стойкостью к точечной коррозии 5. **Уникальные магнитные свойства**: измененное магнитное поведение благодаря наноразмерной структуре зерна **Типичные области применения:** - **Микроэлектромеханические системы (MEMS)**: микрошестерни, приводы и датчики, требующие высокой прочности и точности - **Износостойкие покрытия**: режущие инструменты, опорные поверхности и промышленные компоненты - **Электронная промышленность**: межблочные соединения высокой плотности, радиочастотные экраны и миниатюрные компоненты - **Аэрокосмические компоненты**: Легкие конструкционные детали, требующие высокого соотношения прочности к весу - **Медицинские приборы**: Хирургические инструменты, имплантаты и компоненты диагностического оборудования - **Энергетический сектор**: компоненты топливных элементов, электроды аккумуляторов и материалы для хранения энергии --- #### **Методы изготовления** | Метод | Описание | Типичный размер зерна | | :--- | :--- | :--- | | **Электроосаждение** | Импульсное или постоянное гальваническое покрытие с органическими добавками | 10-50 нм | | **Сильная пластическая деформация** | Кручение под высоким давлением, равноканальное угловое прессование | 50-200 нм | | **Конденсация инертного газа** | Осаждение и консолидация из газовой фазы | 5-30 нм | | **Механическое легирование** | Высокоэнергетическое шаровое фрезерование | 10-100 нм | --- #### **Международные стандарты и спецификации** | Стандартная организация | Обозначение | Описание | | :--- | :--- | :--- | | **ASTM** | **В955** | Стандартная спецификация на покрытия из никель-кобальтовых сплавов | | **ИСО** | **СЗ 2200** | Никелевые материалы для расширенных областей применения | | **MIL-PRF** | **Разное** | Военные спецификации на нанопокрытия с электроосаждением | | **Стандарты исследований** | **Пользовательские протоколы** | Лабораторные методы обработки и испытаний | | **Коммерческие сорта** | **Спецификации поставщика** | Стандарты качества, установленные производителем | *Примечание: Официальные международные стандарты, специально предназначенные для объемного нанокристаллического никеля, все еще находятся в стадии разработки, и большинство применений основаны на собственных спецификациях. --- #### **Резюме** **Нанокристаллический никель** представляет собой значительный шаг вперед в инженерии металлических материалов, предлагая исключительные механические свойства, обусловленные его ультратонкой зернистой структурой. Несмотря на то, что остаются проблемы с термической стабильностью и крупномасштабным производством, исключительная прочность, твердость и износостойкость материала делают его все более ценным для высокопроизводительных применений в микросистемах, аэрокосмической отрасли, медицинских устройствах и передовом производстве. Ожидается, что дальнейшие исследования и разработки расширят его коммерческое применение и установят более всеобъемлющие международные стандарты для этого многообещающего передового материала.

Упаковка Стандартная упаковка: Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 3213 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.