Application de l'alliage nickel-cuivre dans l'espace

Comme nous le savons tous, environ 70 % de la production mondiale de nickel est utilisée dans la production d'acier inoxydable. L'acier inoxydable a été découvert indépendamment par certains chercheurs en 1912, mais un alliage à base de nickel résistant à la corrosion a été découvert plus tôt. En 1906, un alliage nickel-cuivre (Ni Cu) développé par inco a été breveté. L'alliage s'est maintenant développé en un groupe appelé Monel ® Deux tiers de l'alliage de nickel est du nickel et un tiers est du cuivre.

La résistance de l'alliage nickel-cuivre est supérieure à celle du nickel pur et il présente une excellente résistance à la corrosion dans une variété d'environnements acides et alcalins non oxydants (y compris l'eau de mer à écoulement rapide). L'alliage de nickel-cuivre peut bien résister à diverses concentrations d'acide fluorhydrique dans la plage de température jusqu'au point d'ébullition, et peut résister à diverses formes d'acide sulfurique et d'acide chlorhydrique dans des conditions réductrices.

caractéristique

L'alliage de nickel-cuivre a également une excellente résistance à l'oxydation (résistance à la combustion) dans un environnement riche en oxygène et possède d'excellentes propriétés mécaniques en dessous de zéro et jusqu'à 550 ℃ (1020 ℉). Alliages cuivre-nickel sont facilement fabriqués par travail à chaud, travail à froid, usinage et soudage. Le type d'alliage nickel-cuivre le plus connu est l'alliage 400 (n04400). L'alliage 400 ne peut être durci que par travail à froid, mais après l'ajout d'aluminium et de titane en 1924, un produit de durcissement par vieillissement à plus haute résistance, le K-500 (n05500), a été produit. adopter γ Pour le dépôt de particules de phase, la limite d'élasticité a atteint 690 MPa (100 kilopounds par pouce carré), soit environ trois fois plus élevée que celle de l'alliage 400 (n04400).

Space

Les alliages de nickel-cuivre existent dans les tuyaux, les barres et les fils pour diverses applications spatiales. La résistance naturelle à la flamme de l'alliage nickel-cuivre dans l'oxygène, ses excellentes propriétés à des températures inférieures à zéro et la haute résistance du K-500 font de cet alliage un matériau important pour la turbopompe côté oxydant des moteurs-fusées à carburant liquéfié riche en oxygène (tels que bleu origine be-4).

"Blue origin" utilise la fabrication additive tridimensionnelle pour fabriquer de nombreux composants clés de la pompe de surpression ox (OBP). Sa coque est une pièce en aluminium imprimée et tous les étages de la turbine sont imprimés avec du K-500. La figure 1 montre la coque de la pompe de surpression be-4ox d'origine bleue. Ce mode de fabrication permet d'intégrer des canaux de flux internes complexes dans la coque, alors qu'il est beaucoup plus difficile de fabriquer ce genre de coque par les procédés classiques. La buse et le rotor de la turbine hydraulique sont également fabriqués en impression tridimensionnelle, et l'ajustement requis peut être obtenu avec seulement une petite quantité d'usinage.

Même aujourd'hui, alliages nickel-cuivre développés il y a plus d'un siècle jouent un rôle crucial dans les applications frontalières à forte demande.