Сплав железа и никеля
Сплав железа с никелем или сплав никеля с железом , сокращенно FeNi или NiFe , представляет собой группу сплавов, состоящих в основном из элементов никеля (Ni) и железа (Fe). Он является основным компонентом «железных» планетарных ядер и железных метеоритов . В химии аббревиатура NiFe относится к железо-никелевым катализаторам или компонентам, участвующим в различных химических реакциях , или к самим реакциям; в геологии он относится к основным компонентам теллурических планетарных ядер (включая земное ).
Некоторые промышленные сплавы железа и никеля называются никелевой сталью или нержавеющей сталью . В зависимости от предполагаемого использования сплава, они обычно усиливаются небольшими количествами других металлов, таких как хром , кобальт , молибден и титан .
Астрономия и геология
Железо и никель являются наиболее распространенными элементами, образующимися на заключительном этапе звездного нуклеосинтеза в массивных звездах. Более тяжелые элементы требуют других форм нуклеосинтеза , например, во время сверхновой или слияния нейтронных звезд . [1] [2] Железо и никель являются наиболее распространенными металлами в металлических метеоритах [3] и в плотных металлических ядрах теллурических планет, таких как Земля .
Сплавы никеля и железа встречаются в природе на поверхности Земли в виде теллурического железа или метеоритного железа .
Химия и металлургия
Сродство атомов никеля ( атомный номер 28) к железу (атомный номер 26) приводит к появлению природных сплавов и большого количества коммерческих сплавов . Поверхности этих металлических соединений обеспечивают сложную электронную среду для катализа химических реакций. [4]
В металлургии стали никель легируют железом с 1888 года (дата патента Schneider et Cie [5] на никелевую сталь на основе исследований Жана Верта [6] ) для производства мартенситностареющей стали и некоторых низколегированных сталей . Другие технологические применения включают инвар и мю-металл .
Резюме сплава
Следующая таблица представляет собой обзор различных сплавов железа и никеля. Природные сплавы являются типом минералов и называются самородными элементами или самородными металлами . Некоторые из записей имеют более одной кристаллической структуры (например, метеоритное железо представляет собой смесь двух кристаллических структур).
| Имя | Описание | Химическая формула / Массовая доля никеля |
|---|---|---|
| Антитенит | Интерметаллическое соединение, обнаруженное в метеоритах [7] | Fe3Ni |
| Аваруит | Самородное интерметаллическое соединение, обнаруженное в серпентинитах и метеоритах. | Ni2Fe в Ni3Fe |
| ядро Земли | Ядро Земли состоит из железоникелевого сплава [8] | около 5,5% Ni |
| Элинвар | Искусственный сплав , эластичность которого не меняется с температурой; 5% Cr | 36% никеля |
| Инвар | Сталь, изготовленная с очень низким коэффициентом теплового расширения. | 36% никеля |
| Камасит | Самородный металл, обнаруженный в метеоритном железе. | Железо [0,9] Никель [0,1] |
| Мартенситная сталь | Прочный, ковкий вариант стали. | 15–25% никеля |
| Метеоритное железо | Природное сочетание , в основном, камасита и тэнита , а также небольших количеств тетратэнита , антитэнита и аваруита. | 5–30% никеля |
| Мю-метал | Сплав, изготовленный с высокой проницаемостью для магнетизма. | 77% никеля |
| Планетарное ядро | Планеты , луны и планетезимали могут иметь ядра из различных железоникелевых сплавов. | различный |
| Нержавеющая сталь | Разновидность стали, изготовленная с целью обеспечения коррозионной стойкости, содержащая как Cr , так и Ni. | 4–8% никеля |
| Тэнит | Самородный металл, найденный в метеоритах. | НиФе |
| Теллурическое железо | Самородный металл, найденный на Земле (в отличие от внеземных железных металлов ). | 0,05%–4% Ni |
| Тетратенит | Самородный металл, найденный в метеоритах. | FeNi |
Смотрите также
Ссылки
- ^ Ванье, ПГ (1980). «Ядерное изобилие и эволюция межзвездной среды». Annual Review of Astronomy and Astrophysics . 18 : 399–437. Bibcode :1980ARA&A..18..399W. doi :10.1146/annurev.aa.18.090180.002151.
- ^ Джонсон, Дженнифер А. (2019). «Заполнение периодической таблицы: нуклеосинтез элементов». Science . 363 (6426): 474–478. Bibcode :2019Sci...363..474J. doi : 10.1126/science.aau9540 . PMID 30705182. S2CID 59565697.
- ^ Мейсон, Брайан Гарольд (1971). Справочник по содержанию элементов в метеоритах . Нью-Йорк, Нью-Йорк: Гордон и Брич. ISBN 0-677-14950-6.
- ^ Pardo, A.; de Lacey, AL; Fernández, VM; Fan, HJ; Fan, Y.; Hall, MB (2006). «Исследование функциональной плотности каталитического цикла никель-железных гидрогеназ NiFe и участие высокоспинового никеля(II)». Журнал биологической неорганической химии . 11 (3): 286–306. doi :10.1007/s00775-005-0076-3. PMID 16511689. S2CID 37683443.
- ^ FR 193505, «Совершенство в изготовлении стрел из никеля и применении этих стрел при изготовлении пушек, бляшек для ослепления и кирасементов, пушек, снарядов, военной техники в общем, толчков, стволов и т. д. ", выпущено 13 октября 1888 г.
- ^ Д'Анжио, Аньес (2000). Schneider et Cie et la naissance de l'ingénierie: des pratiques internes à l'aventure Internationale 1836–1949 (на французском языке). Издания CNRS. п. 58. ИСБН 978-2-271-05826-3.
- ^ "Antitaenite". MinDat . Keswick, VA: Hudson Institute of Mineralogy . Получено 31 декабря 2021 г.
- ^ Линь, Джунг-Фу (1 января 2002 г.). «Сплав железа и никеля в ядре Земли». Geophysical Research Letters . 29 (10): 109‑1 – 109‑3. Bibcode : 2002GeoRL..29.1471L. doi : 10.1029/2002GL015089 . S2CID 21678130.
