سبيكة 115 ، Nimonic 115 المطروقات ،

سبيكة 115 ، سلك Nimonic 115 ،

سبيكة 115 (سلك Nimonic 115) - مقدمة مع التركيب والخصائص والتطبيقات وأشكال المنتجات

سبيكة 115 ، المعروفة تجاريا باسم Nimonic 115 وعضو عالي الأداء في عائلة Nimonic superalloy ، هي سبيكة من النيكل والكروم والكوبالت والألمنيوم والتيتانيوم تشتهر باستثنائية قوة درجات الحرارة العالية للغاية ، ومقاومة الزحف ، واستقرار الأكسدة على المدى الطويل. تم تصميم هذه السبيكة خصيصا للتميز في البيئات الحرارية القاسية - بما في ذلك التعرض المطول لدرجات حرارة أعلى من 900 درجة مئوية ، والإجهاد الميكانيكي الدوري ، والأجواء القاسية مثل غازات الاحتراق - مما يجعلها مادة مهمة في قطاعات الطيران والطاقة والقطاعات الصناعية المتقدمة حيث يجب أن تتحمل المكونات الحرارة الشديدة والأحمال التشغيلية الثقيلة. وهي متوفرة في مجموعة شاملة من الأشكال لتلبية الاحتياجات الصناعية المتنوعة ، بما في ذلك الشريط (الشريط الدائري ، الشريط المسطح) ، الشريط ، الأسلاك ، القضبان ، الأنبوب ، الأنابيب ، الرقائق ، اللوحة ، الألواح ، الشريط ، ومخزون الحدادة . يتميز Nimonic 115 Wire ، على وجه الخصوص ، بخصائصه الموحدة لدرجات الحرارة العالية ومرونته ودقته ، مما يجعله مثاليا للحام ، وطلاء الرش الحراري ، والمعقد المكونات في التوربينات الغازية الأقسام الساخنة والأنظمة الصناعية عالية الحرارة. فيما يلي نظرة عامة مفصلة على تركيبها الكيميائي وخصائصه الرئيسية وتطبيقاته العملية وأشكال المنتجات المتاحة.

التركيب الكيميائي

التركيب الكيميائي المتوازن بدقة للسبيكة 115 (Nimonic 115 Wire) هو أساس أدائها الاستثنائي في درجات الحرارة العالية للغاية ومقاومتها للتآكل. التكوين النموذجي (بالوزن) هو كما يلي:

النيكل (Ni): 57-61٪ (عنصر المصفوفة الأساسي ، يوفر الاستقرار الهيكلي في درجات حرارة عالية للغاية ويعمل كأساس لرواسب جاما برايم (γ بوصة) المعززة للقوة)

الكروم (Cr): 14-16٪ (يشكل طبقة أكسيد الكروم كثيفة وملتصقة ، مما يضمن مقاومة فائقة للأكسدة والكبريت عند درجات حرارة تصل إلى 1100 درجة مئوية)

الكوبالت (Co): 14-16٪ (يعزز قوة درجات الحرارة العالية ، ومقاومة الزحف ، وأداء التعب الحراري عن طريق تثبيت مصفوفة السبائك)

الألومنيوم (Al): 4.8-5.4٪ (يعمل مع التيتانيوم لتشكيل أجزاء كبيرة الحجم من رواسب جاما أولية (γ بوصة) ، وهي المساهم الأساسي في درجة الحرارة الفائقة للسبيكة قوة)

التيتانيوم (Ti): 2.0-2.5٪ (يتحد مع الألومنيوم لتكوين رواسب جاما الأولية ، مما يعزز بشكل كبير قوة تمزق الزحف ويحافظ على السلامة الميكانيكية عند ارتفاع درجات الحرارة)

الكربون (C): 0.05-0.10٪ (يشكل كربيدات دقيقة من الكروم والتيتانيوم ، مما يعزز حدود الحبوب ويحسن مقاومة الزحف دون المساس بالليونة)

الحديد (الحديد): ≤ 1.0٪ (يتم تقليله للحفاظ على خصائص درجات الحرارة العالية للغاية ومنع تدهور مقاومة الأكسدة)

السيليكون (Si): ≤ 0.4٪ (يساعد في إزالة الأكسدة أثناء التصنيع ويدعم تكوين طبقة أكسيد مستقرة لتعزيز مقاومة الأكسدة على المدى الطويل)

المنغنيز (Mn): ≤ 0.5٪ (يعزز قابلية التشغيل الساخن ، مما يتيح التصنيع في أشكال منتجات متنوعة مثل الأسلاك والرقائق والشريط)

البورون (B): 0.003-0.010٪ (يقوي حدود الحبوب ، ويقلل من قابلية تمزق الزحف ويحسن ليونة في درجات حرارة عالية جدا)

الزركونيوم (Zr): 0.05-0.15٪ (يعمل على استقرار الكربيدات ، وتنقية البنية المجهرية ، ويعزز مقاومة الزحف وأداء التعب الحراري)

الفوسفور (P): ≤ 0.02٪ (محدود بشكل صارم لتجنب تقصف حدود الحبوب تحت الضغط العالي أو التدوير الحراري)

الكبريت (S): ≤ 0.01٪ (مصغر لضمان ليونة جيدة ومقاومة لتكسير التآكل الناتج عن الإجهاد في البيئات القاسية)

يوفر هذا المزيج الهندسي - الذي يركز على عناصر النيكل والكروم والكوبالت ومكونات تكوين الرواسب - التوازن المميز للسبيكة 115 بين قوة درجات الحرارة العالية للغاية ومقاومة الزحف ، واستقرار الأكسدة ، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الحرارية الأكثر تطلبا.

الخصائص الرئيسية

تظهر السبيكة 115 (Nimonic 115 Wire) وأشكالها المختلفة خصائص استثنائية تجعلها لا غنى عنها في بيئات درجات الحرارة العالية للغاية والتآكل والإجهاد الدوري:

الخواص الميكانيكية (حالة المحلول الملدنة والقديمة):

قوة الشد: 1250-1400 ميجا باسكال (181،300-203،000 رطل لكل بوصة مربعة) في درجة حرارة الغرفة ؛ يحتفظ ~ 550 ميجا باسكال (79,800 رطل لكل بوصة مربعة) عند 950 درجة مئوية (1742 درجة فهرنهايت)

قوة الخضوع (إزاحة 0.2٪): 850-950 ميجا باسكال (123،300-137،800 رطل لكل بوصة مربعة) في درجة حرارة الغرفة ؛ يحتفظ ~ 480 ميجا باسكال (69,600 رطل لكل بوصة مربعة) عند 950 درجة مئوية (1742 درجة فهرنهايت)

استطالة (في 50 مم): 15-25٪ في درجة حرارة الغرفة ؛ 10-18٪ عند 950 درجة مئوية (1742 درجة فهرنهايت) (ليونة ممتازة لتشكيل المكونات المعقدة مثل شفرات التوربينات وبطانات الاحتراق)

تقليل المساحة: 30-40٪ (صلابة فائقة ، مقاومة للكسر تحت الضغط الدوري بدرجة حرارة عالية للغاية وتأثير ميكانيكي)

صلابة: 38-43 HRC (صلابة روكويل) في درجة حرارة الغرفة ؛ يحافظ على ~ 28 HRC عند 950 درجة مئوية (1742 درجة فهرنهايت)

خصائص درجات الحرارة العالية:

درجة حرارة الخدمة المستمرة: حتى 1050 درجة مئوية (1922 درجة فهرنهايت) (واحدة من أفضل الشركات أداء لسبائك النيكل المعززة بهطول الأمطار، مع استقرار طويل الأمد في الهواء والاحتراق الصناعي الأجواء)

مقاومة الزحف: مقاومة استثنائية لتشوه الزحف - قوة تمزق الزحف لمدة 1000 ساعة ~ 280 ميجا باسكال (40,600 رطل لكل بوصة مربعة) عند 950 درجة مئوية (1742 درجة فهرنهايت) و ~ 140 ميجا باسكال (20,300 رطل لكل بوصة مربعة) عند 1050 درجة مئوية (1922 درجة فهرنهايت)

مقاومة التعب الحراري: يقاوم الدوران الحراري المتكرر (على سبيل المثال ، 200 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية) دون تكسير ، وهو أمر بالغ الأهمية لمكونات مثل بطانات احتراق التوربينات الغازية ودوارات التوربينات

مقاومة الأكسدة: مقاومة فائقة للأكسدة والتقشير في الهواء عند درجات حرارة تصل إلى 1150 درجة مئوية (2102 درجة فهرنهايت) ، مع الحد الأدنى من زيادة الوزن (≤ 8 مجم / سم²) حتى بعد 5000 ساعة عند 1050 درجة مئوية (1922 درجة فهرنهايت)

مقاومة التآكل:

التآكل العام: مقاومة ممتازة لغازات الاحتراق ذات درجات الحرارة العالية (بما في ذلك وقود الطائرات والمنتجات الثانوية للغاز الطبيعي) والبخار الصناعي والمواد الكيميائية العضوية / غير العضوية العدوانية

مقاومة الكبريتات: تقاوم الكبريت في البيئات المحتوية على الكبريت (على سبيل المثال ، محطات الطاقة التي تعمل بالفحم ، محارق النفايات) حتى 950 درجة مئوية (1742 درجة فهرنهايت)

تآكل التنقر / الشقوق: مقاومة جيدة للتنقر في بيئات الكلوريد المعتدلة (على سبيل المثال ، مكونات الفضاء المعرضة للأجواء البحرية والرطوبة)

مقاومة الكربنة: يحافظ على السلامة في أجواء الكربنة المعتدلة إلى المتوسطة (على سبيل المثال ، أفران المعالجة الحرارية الصناعية) عن طريق الحد من امتصاص الكربون ومنعه نمو الكربيد المفرط

الخصائص الفيزيائية:

الكثافة: 8.2-8.4 جم / سم مكعب (0.296-0.303 رطل / بوصة)

الموصلية الحرارية: 11.0-13.0 واط / (م · كلفن) عند 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت) ؛ يزيد إلى 24-27 واط / (م · كلفن) عند 1000 درجة مئوية (1832 درجة فهرنهايت) (تبديد فعال للحرارة في درجات حرارة عالية للغاية ، مما يقلل من الإجهاد الحراري في المكونات)

معامل التمدد الحراري: 13.0-15.0 ميكرومتر / (م · كلفن) (20-1000 درجة مئوية) (تمدد متحكم فيه لتقليل الإجهاد الحراري في الأنظمة المجمعة مثل أغلفة التوربينات)

معامل المرونة: 205-215 جيجا باسكال (29,700-31,200 ksi) في درجة حرارة الغرفة; ينخفض إلى ~ 140 جيجا باسكال (20,300 كيلو سي آي) عند 1000 درجة مئوية (1832 درجة فهرنهايت)

نقطة الانصهار: 1360-1410 درجة مئوية (2480-2570 درجة فهرنهايت)

أشكال المنتج

يتم تصنيع سبيكة 115 (Nimonic 115 Wire) في مجموعة متنوعة من الأشكال لاستيعاب التطبيقات المتخصصة ذات درجات الحرارة العالية للغاية ومقاومة للتآكل:

شريط: متوفر كقضيب دائري (أقطار من 10 مم إلى 200 مم) وقضيب مسطح (سمك 5 مم إلى 100 مم ، عرض 20 مم إلى 500 مم) ، مثالي للتصنيع في مكونات التوربينات ، وسيقان الصمامات ، ودرجة الحرارة العالية السحابات.

الشريط: شرائط رفيعة ومسطحة (سمك 0.1 مم إلى 1 مم ، عرض 5 مم إلى 100 مم) تستخدم في طلاء الرش الحراري ، وعناصر التسخين الكهربائية ذات درجة الحرارة العالية ، والأختام المرنة للأفران الصناعية.

الأسلاك: يوفر سلك Nimonic 115 (أقطار 0.5 مم إلى 6 مم) خصائص موحدة لدرجات الحرارة العالية للغاية ، ومناسبة للحام (TIG / MIG) ، وتطبيقات الرش الحراري ، وملفات التسخين الدقيقة في أنظمة صناعية عالية الحرارة.

القضبان: قضبان أسطوانية صلبة (أقطار من 3 مم إلى 50 مم) تستخدم في لحام قوس التنغستن بالغاز (GTAW) وتصنيع مكونات صغيرة ذات درجة حرارة عالية جدا (على سبيل المثال ، دعامات المستشعر ، دبابيس شفرة التوربينات).

الأنبوب والأنابيب: أشكال مجوفة (القطر الخارجي من 6 مم إلى 100 مم ، سمك الجدار 0.5 مم إلى 10 مم) لنقل السوائل بدرجة حرارة عالية (على سبيل المثال ، خطوط وقود التوربينات الغازية ، أنابيب المبادل الحراري في محطات الطاقة).

رقائق معدنية: صفائح رقيقة للغاية (سمك 0.02 مم إلى 0.1 مم) تستخدم في الحشيات ذات درجة الحرارة العالية ، والدروع الحرارية للإلكترونيات الفضائية ، والحواجز الحرارية ذات الأغشية الرقيقة.

اللوحة والصفيحة: أشكال مسطحة (لوحة: سمك 3 مم إلى 50 مم ؛ الورقة: 0.3 مم إلى 3 مم) لتصنيع بطانات الاحتراق وجدران الفرن والمبادلات الحرارية الفضائية.

الشريط: شرائط ضيقة ومسطحة (سمك 0.1 مم إلى 2 مم ، عرض 3 مم إلى 50 مم) للمكونات الدقيقة مثل أختام التوربينات وزعانف المبادل الحراري والملامسات الكهربائية في درجات الحرارة العالية للغاية البيئات.

مخزون الحدادة: قضبان وسبائك للتزوير الساخن في أشكال معقدة (على سبيل المثال ، أقراص التوربينات الغازية ، شفرات التوربينات ، أبواب الأفران الصناعية) تتطلب درجة حرارة استثنائية فائقة الارتفاع شدة.

التطبيقات

إن القوة الاستثنائية لدرجات الحرارة العالية للغاية ، ومقاومة الزحف ، واستقرار الأكسدة للسبيكة 115 (Nimonic 115 Wire) عبر أشكالها المختلفة تجعلها مادة مهمة في الصناعات تتطلب الأداء في ظل الظروف الحرارية القاسية:

الطيران والطيران:

محركات التوربينات الغازية: شفرات التوربينات عالية الضغط ، والدوارات ، وبطانات الاحتراق ، ومكونات الاحتراق اللاحق (من اللوحة ، ومخزون الحدادة ، والصفائح) تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1050 درجة مئوية (1922 درجة فهرنهايت ).

مثبتات الفضاء: مسامير وترصيع ومسامير ذات درجة حرارة عالية للغاية (من القضيب والقضيب) تؤمن مكونات القسم الساخن للمحرك المعرضة للإجهاد الحراري الدوري والاهتزاز.

أنظمة الدفع الصاروخية: بطانات غرفة الاحتراق ومكونات الفوهة (من مخزون الحدادة والأنبوب والصفائح) تقاوم الحرارة الشديدة الناتجة عن احتراق وقود الصواريخ.

توليد الطاقة والطاقة:

توربينات الغاز / البخار: مكونات المقطع الساخن (من اللوحة ، مخزون الحدادة ، والقضبان) لتوربينات الطاقة الصناعية ، وتحمل درجات الحرارة المرتفعة للغاية والتحميل الدوري.

محطات تحويل النفايات إلى طاقة: بطانات غرفة الاحتراق ذات درجة الحرارة العالية ومكونات استرداد الحرارة (من الصفائح واللوحة) تتحمل غازات المداخن المسببة للتآكل ودرجات الحرارة التي تزيد عن 950 درجة مئوية.

الطاقة النووية: أنابيب مبادل حراري متقدمة ومكونات هيكلية (من الأنبوب واللوحة) تقاوم الإشعاع والمبردات ذات درجة الحرارة العالية في مفاعلات الجيل التالي.

المعالجة الصناعية ودرجات الحرارة العالية:

أفران ذات درجة حرارة عالية: جدران الفرن ، وعناصر التسخين ، والأغلفة الحرارية ، وألواح الموقد (من الأسلاك والألواح والأنبوب) التي تعمل في الهواء أو الأجواء الخاملة حتى 1150 درجة مئوية (2102 درجة فهرنهايت).

المعالجة الكيميائية: بطانات المفاعل ، وشبكات دعم المحفزات ، والمبادلات الحرارية (من اللوحة والأنبوب والبار) التي تتحمل المواد الكيميائية العدوانية (على سبيل المثال ، الأحماض القوية والأملاح المنصهرة) عند ارتفاع درجات الحراره.

المعالجة المعدنية: تركيبات المعالجة الحرارية ذات درجة الحرارة العالية ، وأجزاء مناولة المعادن المنصهرة ، ومكونات فرن التلدين (من القضيب ، ومخزون الحدادة ، واللوحة) مقاومة للتآكل و حرارة فائقة الارتفاع.

الدفاع والهندسة المتخصصة:

محركات الطائرات العسكرية: مكونات القسم الساخن الحرجة (من مخزون الحدادة واللوحة) تتطلب متانة درجات حرارة عالية للغاية في بيئات القتال.

المركبات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت: الدروع الحرارية والمكونات الهيكلية (من مخزون الألواح والحدادة) تتحمل التسخين الديناميكي الهوائي حتى 1050 درجة مئوية (1922 درجة فهرنهايت).

الأنظمة البحرية: مكونات التوربينات الغازية البحرية المتقدمة (من اللوحة والأنبوب والقضيب) تقاوم تآكل مياه البحر ودرجات الحرارة المرتفعة.

التطبيقات المتخصصة حسب النموذج:

الأسلاك: لحام حشو معدني للانضمام إلى المكونات ذات درجة الحرارة العالية للغاية ، وطلاء الرش الحراري للحماية من التآكل والتآكل ، وملفات التسخين الدقيقة.

لوحة / ورقة: بطانات الاحتراق وجدران الفرن والمبادلات الحرارية الفضائية التي تتطلب أسطحا كبيرة ومسطحة ذات درجة حرارة عالية للغاية.

الأنبوب / الأنابيب: نقل السوائل بدرجة حرارة عالية (خطوط الوقود ، أنابيب المبادل الحراري) وأغلفة الحماية الحرارية في البيئات المسببة للتآكل.

مخزون الحدادة: أقراص التوربينات المعقدة ، وشفرات التوربينات ، ومكونات الأفران الصناعية الثقيلة التي تتطلب أشكالا مخصصة وقوة استثنائية في درجات الحرارة العالية للغاية.

باختصار ، توفر السبيكة 115 (Nimonic 115 Wire) - المتوفرة في أشكال من القضيب والأسلاك إلى اللوحة ومخزون الحدادة - قوة استثنائية لدرجات الحرارة العالية للغاية ومقاومة الزحف والأكسدة استقرار. تتيح أشكال منتجاتها المتنوعة حلولا مصممة خصيصا عبر قطاعات الطيران والطاقة والصناعة والدفاع، مما يجعلها مادة مهمة في التطبيقات التي تتطلب موثوقية الأداء في ظل الظروف الحرارية القاسية.

التعبئة التعبئة القياسية:

تشتمل العبوات السائبة النموذجية على بلاستيك منقول 5 جالون / 25 كجم. دلاء ، براميل ألياف وفولاذية إلى أكياس سوبر 1 طن في حاوية كاملة (FCL) أو حمولة شاحنة (T / L) كميات. يمكن تعبئة كميات البحث والعينة والمواد الاسترطابية أو المؤكسدة أو غيرها من المواد الحساسة للهواء تحت الأرجون أو الفراغ. يتم تعبئة المحاليل في عبوات من مادة البولي بروبيلين أو البلاستيك أو الزجاج حتى حقائب سائلة سعة 1185 جالونا حزمة خاصة متاحة عند الطلب.