Взаимодействие с серой

С серой никель образует химические соединения следующего состава: γ-NiS, β-NiS, NiS₂, Ni₃S_2, Ni₃S_4, Ni₆S₅, Ni₇S_6.

Ni + S = NiS

Моносульфид NiS – нестехиометрическое соединение, для него, как и для других сульфидов никеля, характерна определенная область гомогенности; существует в двух кристаллических модификациях γ- и β- NiS.

Сульфид Ni₃S₂ при 555°С переходит в высокотемпературную фазу с широкой областью гомогенности. Сульфид Ni₃S₄ при 365°С, не плавясь, образует NiS₂ и β- NiS.

Все сульфиды никеля практически не растворимы в воде и органических растворителях. Разлагаются лишь азотной кислотой и царской водкой. При нагревании в вакууме выше 500°С диссоциируют с образованием паров серы и фаз, обогащенных никелем. При нагревании на воздухе окисляются.

Ni₃S₂ и Ni₆S₅ применяются в качестве компонента никелевого файнштейна – промежуточного продукта переработки на Ni силикатно-никелевых и других руд.

Ni, NiS и Ni₃S₂ применяют в качестве катализаторов в процессах гидрогенизации и дегидрогенизации, а NiS₂ является катализатором в процессах органического синтеза.

Взаимодействие с азотом

С азотом никель не реагирует вплоть до 1400°С, не реагирует с аммиаком, а высокодисперсный никель при 300-450 °С образует с ним нитрид Ni₃N.

Взаимодействие с фосфором, углеродом, кремнием и бором

Никель в расплаве растворяет углерод, образуя карбид Ni₃C, который при кристаллизации расплава разлагается с выделением графита. При сплавлении с кремнием образует силициды Ni₅Si_2, Ni₂Si, NiSi, Ni₃Si и др.С бором образует бориды с различными соотношениями составляющих, с парами фосфора образует фосфиды Ni_xP_y.

Взаимодействие между металлами. (Диаграмма состояния (не надо))

Коррозия и защита от коррозии

Совершенствование транспортных и стационарных газотурбинных двигателей связано с увеличением температуры газов перед турбиной, действию которых подвергаются весьма нагруженные детали двигателей, изготовленные из дорогостоящих никелевых сплавов. С увеличением температуры газов возрастает роль сопротивляемости таких деталей газовой коррозии для определения срока службы двигателей.

Сульфидная коррозия никелевых сплавов является определяющим для многих стационарных энергетических установок и газотурбинных двигателей морских судов.

Для защиты никелевых сплавов от газовой коррозии широко применяют покрытия.

При длительном пребывании деталей из никелевых сплавов в агрессивной газовой среде при высокой температуре в поверхностных слоях деталей могут произойти настолько существенные изменения состава и структуры, что это может оказать определенное влияние на прочность. Заметное влияние на уменьшение прочности деталей, особенно тонкостенных, могут оказывать и жаростойкие покрытия, основой которых является моноалюминид никеля – соединение, обладающее низкой прочностью. Пластичность моноалюминида никеля при температурах ниже 600°С также очень мала.

Механизмы влияния внешней среды на прочность металлических материалов при высоких температурах сложны и многообразны. Известны примеры, когда окисление приводит к увеличению прочности, например в результате внутреннего окисления.

Вместе с тем в условиях, когда протекает сульфидная коррозия, долговечность никелевых сплавов при ползучести уменьшается во много раз не только вследствие уменьшения сечения образцов или деталей, но и благодаря эффекту Ребиндера.

С помощью покрытий обычно усиливают долговечность высокотемпературных деталей. Однако в некоторых случаях (при недостаточной пластичности) покрытия под действием термических и механических напряжений растрескиваются, трещины проникают из покрытия в подложку и это приводит к сокращению срока службы деталей. Очевидно, что для защиты от газовой коррозии необходимо применять такие покрытия и такую технологию их нанесения, при которых их возможное отрицательное влияние на прочность в эксплуатационных условиях было бы существенно меньше влияния газовой коррозии на прочность непокрытого сплава.