Nezamjenjivost nikla u ključnim industrijskim poljima

Niklsmatra se jednim od najtežih strateških metala za zamjenu u globalnom sistemu metalnih materijala. Prema podacima Međunarodne grupe za istraživanje nikla (INSG), globalna potražnja za niklom zadržala je prosječnu godišnju stopu rasta od oko 4% u protekloj deceniji, posebno u visokotemperaturnim-legurama, zaštiti od korozije i novim energetskim industrijama, pokazujući strukturni uzlazni trend. Za razliku od većine metala, vrijednost nikla se ne ogleda samo u njegovoj pojedinačnoj izvedbi, već i u njegovoj ulozi osnovnog elementa za jačanje u "ekstremnim radnim uvjetima materijalnih sistema", što ga čini zaista nezamjenjivim u više industrija.

Motori aviona su jedna od najzahtjevnijih materijala u modernoj industriji, a visokotemperaturne legure na bazi nikla gotovo dominiraju cijelim sistemom gasnih turbina. Prema javno dostupnim tehničkim podacima GE i Rolls Roycea, otprilike 50-60% modernih motora aviona je sastavljeno od visokotemperaturnih legura na bazi nikla, sa lopaticama turbina, komorama za sagorijevanje, mlaznicama i drugim komponentama koje su posebno zavisne od nikla.
Značaj primjene nikla u visokotemperaturnim{0}}legurama leži u:

• Potporni materijali održavaju stabilnost tkiva u okruženjima iznad 1100 stepeni;
• Pružaju otpornost na puzanje mnogo veću nego kod legura na bazi željeza{0}}i kobalta;
• Osigurajte otpornost na termički zamor pod-dugotrajnim cikličnim opterećenjem.

U trenutnom metalnom sistemu, ne postoji materijal koji istovremeno može dostići nivo legura na bazi nikla u smislu visoko{0}}temperaturne čvrstoće, otpornosti na oksidaciju i stabilnosti. Prema tome, zavisnost od nikla u vazduhoplovnoj industriji spada u „strukturni nivo nezamjenjiv“.

Nikl igra nezamjenjivu ulogu u proizvodnji nuklearne energije, energije vodonika, nafte i plina i opreme za izmjenu topline na visokim{0}} temperaturama. Podaci iz industrije pokazuju da oko 25% -30% cijevi generatora pare u nuklearnim elektranama širom svijeta koristi legure na bazi nikla (uglavnom serije Inconel). Nikl može održati stabilnost u okruženjima sa visokim-pritiskom, ozračenim i visokotemperaturnim okruženjima vodene pare, značajno suzbijajući koroziono pucanje pod naponom (SCC) i fenomene krtosti vodonikom.
Osim toga, legure na bazi nikla igraju ključnu ulogu u sljedećim poljima:

• Cevovodi za naftu i gas sa visokim sadržajem sumpora (otporni na pucanje sulfidnim stresom)
• Oprema za energiju vodika (otporna na prodiranje vodika)
• Sistem za izmjenu topline visoke temperature (sa mnogo većom stabilnošću od materijala od nehrđajućeg čelika)

Ovi zahtjevi kontinuirano rastu s prilagođavanjem energetske strukture, a također tjeraju nikal da postane glavni metal u lancu proizvodnje energetske opreme.

U oblasti energetskih baterija, nezamjenjivost nikla je podjednako značajna. Prema statistikama iz Korea Battery Research Institute, sadržaj nikla u visokom trojnom sistemu nikla (NCM811, NCA) čini preko 80% materijala pozitivne elektrode. U trenutnom sistemu litijumskih baterija, kobalt je zamenljiv, ali je nikl nezamenljiv jer nikl direktno određuje:
Gornja granica gustine energije
Trošak jediničnog kapaciteta
ciklične performanse
Kako se nova energetska vozila kreću ka eri duge izdržljivosti, upotreba materijala s visokim sadržajem nikla nastavit će rasti, dodatno poboljšavajući stratešku poziciju nikla.

U vrhunskim{0}}specijalnim metalnim sistemima kao što su niobijum, tantal i cirkonijum, nikl kao legirajući element može značajno poboljšati stabilnost materijala na visokim temperaturama i korozivnim okruženjima. Na primjer, legure niobijum nikla i cirkonijum nikla postale su uobičajeni materijali u opremi nuklearnog kvaliteta, vakuumskim elektronskim uređajima i sistemima hemijskih reakcija.
Dodatak nikla može donijeti:

• Bolja stabilnost zavarivanja
• Viša temperatura antioksidansa
• Duži vek trajanja
• Bolja otpornost na stresnu koroziju

Ovo čini nikl ne samo osnovnim metalom, već i ključnim elementom za jačanje strukture u sistemima materijala retkih metala.

Bilo u okruženjima sa visokim temperaturama iznad 1100 stepeni ili u ekstremnim radnim uslovima jake korozije, zračenja i naprezanja, nikl pokazuje sveobuhvatne performanse koje drugi metali ne mogu zadovoljiti. Njegova jedinstvenost se ne ogleda samo u njegovoj visokoj temperaturnoj čvrstoći i otpornosti na koroziju, već iu njegovom zrelom industrijskom sistemu, dugoročno-provjerenoj inženjerskoj pouzdanosti i velikoj-osnovi za primjenu.

Uz kontinuiranu nadogradnju industrije vazduhoplovstva, nove energije, hemijske opreme, nuklearne i hidrogenske industrije, strateška vrijednost i nezamjenjivost nikla postat će istaknutiji, i on će nastaviti da postaje važan metalni temelj na polju vrhunske{0}}proizvodnje.