Slitiny na bázi niklu se používají jako vysokoteplotní a chemicky odolné materiály. Chemickou odolnost určují především legující prvky chrom, molybden a wolfram. Maximální tepelné odolnosti lze dosáhnout precipitačním vytvrzením s hliníkem, niobem a titanem.
Hlavní složkou slitin na bázi niklu je prvek nikl. Slitiny na bázi niklu se používají hlavně jako vysokoteplotní materiály a jako chemicky odolné materiály, přičemž odolnost vůči vysokým provozním teplotám a okolním podmínkám je určena zejména legujícími prvky, jako je chrom, molybden, kobalt, wolfram a hliník. Legující prvky jsou na jedné straně zodpovědné za vytvrzení austenitického roztoku niklu, ale na druhé straně se používají také pro precipitační vytvrzování a zpevněování částic. V závislosti na požadovaných vlastnostech obsahují slitiny na bázi niklu často více než deset různých legujících prvků.
Trvalé provozní teploty slitin na bázi niklu dosahují až 1 100 °C.
Používají se zejména slitiny nikl-železo, nikl-železo-chrom, nikl-chrom, nikl-molybden-chrom a nikl-chrom-kobalt. Většina niklových slitin je klasifikována podle mezinárodních norem.
Niklové materiály se používají v široké škále aplikací, zejména v:
– v chemickém průmyslu pro procesní inženýrství, jako jsou kondenzační trubky, kotle, výměníky tepla,
ventily a čerpadla
– v leteckém průmyslu, např. motory, turbíny, spojovací prvky
– v automobilovém průmyslu, např. technologie ventilů, katalyzátory
– v komponentách odolných vůči mořské vodě pro odsolovací zařízení a stavbu lodí
– ve výrobě elektrické energie, např. generátory elektráren
– v těžbě ropy a plynu, např. vrtné nástroje
– v ochraně životního prostředí a nakládání s odpady, např. v zařízeních na odsiřování spalin,
spalovnách odpadu, odsolovacích zařízeních mořské vody atd.
Superslitiny na bázi niklu označují slitiny se speciálním složením, které se vyrábějí speciálně pro vysokoteplotní aplikace (např. v konstrukci motorů).
Hlavní výhodou superslitin na bázi niklu je jejich pevnost v tečení a únavová pevnost při vysokých teplotách. Od přibližně 550 °C jsou v tomto ohledu lepší než vysokoteplotní oceli. Precipitační zpevnění intermetalickými fázemi umožňuje použití superslitin na bázi niklu až do teplot 1 100 °C. Vlastnosti jsou obecně ovlivněny tečením a únavovou pevností superslitin na bázi niklu. Vlastností se obvykle dosahuje legováním s hliníkem a nebo titanem a niobem. Výsledné precipitáty Ni3[Al,Ti,Nb] nabývají při vyšším obsahu slitiny charakteristické blokové struktury. Tečení je navíc zabráněno termodynamicky řízenými sítěmi hranic zrn karbidů M23C6 a dalších fází.
Vzhledem k tomu, že korozní odolnost slitin je také velmi vysoká díky tvorbě velmi husté oxidové vrstvy, jsou tyto materiály první volbou pro konstrukční materiály v plynových turbínách elektráren a v leteckých turbínách.
V závislosti na požadavcích a legování se slitiny niklu přednostně taví na vzduchu v elektrických obloukových pecích, někdy také ve vakuových indukčních tavicích procesech, zejména pokud obsahují vysoký obsah prvků afinních ke kyslíku, např. Ti a Al. Obvykle následuje elektrostruskové přetavování (ESU) nebo přetavování ve vakuové obloukové peci (VLBO) pro zlepšení homogenity a stupně čistoty. Chemické složení obecně často vyžaduje úzká teplotní okna pro tváření za tepla a tepelné zpracování.