Slitina 80A, Nimonic 80A, UNS N07080

Slitina 80A, Nimonic 80A drát

Slitina 86 (drát Nimonic 86) - Úvod se složením, vlastnostmi, aplikacemi a formami produktů

Slitina 86, komerčně známá jako Nimonic 86, je vysoce výkonná superslitina nikl-chrom-kobalt-hliník-titan oslavovaná pro svou výjimečnou pevnost při vysokých teplotách, odolnost proti tečení a dlouhodobou oxidační stabilitu. Tato slitina je speciálně navržena tak, aby spolehlivě fungovala v extrémních tepelných prostředích – včetně dlouhodobého vystavení zvýšeným teplotám, cyklickému mechanickému namáhání a drsné atmosféře, jako jsou spaliny – což z ní činí kritický materiál v leteckém, energetickém a průmyslovém sektoru, kde komponenty musí odolat extrémnímu teplu a velkému provoznímu zatížení. Je k dispozici v komplexní řadě forem pro splnění různých průmyslových potřeb, včetně tyčí (kulatá tyč, plochá tyč), pásky, drátu, tyčí, trubek, trubek, fólií, desek, plechů, pásů a výkovků. Zejména Nimonic 86 Wire vyniká svými rovnoměrnými vysokoteplotními vlastnostmi, flexibilitou a přesností, díky čemuž je ideální pro svařování, žárové nástřiky a složité součásti v horkých sekcích plynových turbín a vysokoteplotních průmyslových systémech. Níže je uveden podrobný přehled jeho chemického složení, klíčových vlastností, praktických aplikací a dostupných forem produktů.

Chemické složení

Přesně vyvážené chemické složení slitiny Alloy 86 (Nimonic 86 Wire) je základem jejího výjimečného vysokoteplotního výkonu a odolnosti proti korozi. Typické složení (podle hmotnosti) je následující:

Nikl (Ni): 60–64 % (primární prvek matrice, který zajišťuje strukturální stabilitu při velmi vysokých teplotách a slouží jako základ pro sraženiny zvyšující pevnost gama-prime (γ'))

Chrom (Cr): 19-21% (tvoří hustou, přilnavou vrstvu oxidu chromitého, zajišťující vynikající odolnost proti oxidaci a sulfidaci při teplotách do 1080°C)

Kobalt (Co): 10-12% (zvyšuje pevnost při vysokých teplotách, odolnost proti tečení a tepelnou únavu stabilizací slitinové matrice a snížením hrubnutí sraženiny)

Hliník (Al): 1,5-1,9 % (spolupracuje s titanem za vzniku velkoobjemových frakcí intermetalických precipitátů s gama primárními (γ'), které se podílejí na pevnosti slitiny při vysokých teplotách)

Titan (Ti): 2,2-2,6 % (kombinuje se s hliníkem za vzniku sraženin s gamma-primárním, což výrazně zvyšuje pevnost při tečení a zachovává mechanickou integritu při zvýšených teplotách)

Uhlík (C): 0,04-0,08 % (tvoří jemné karbidy s chromem a titanem, čímž zpevňuje hranice zrn a zlepšuje odolnost proti tečení, aniž by byla ohrožena tažnost)

Železo (Fe): ≤ 0,8 % (minimalizováno pro zachování vysokoteplotních vlastností a zabránění degradaci oxidační odolnosti)

Křemík (Si): ≤ 0,4 % (napomáhá dezoxidaci během výroby a podporuje tvorbu stabilní oxidové vrstvy pro zvýšenou dlouhodobou odolnost proti oxidaci)

Mangan (Mn): ≤ 0,5 % (zvyšuje zpracovatelnost za tepla a umožňuje zpracování do různých forem produktů, jako je drát, fólie a pás)

Bór (B): 0,002-0,008 % (posiluje hranice zrn, snižuje náchylnost k tečení a zlepšuje tažnost při vysokých teplotách)

Zirkonium (Zr): 0,04-0,12% (stabilizuje karbidy, zjemňuje mikrostrukturu a dále zvyšuje odolnost proti tečení a tepelnou únavu)

Fosfor (P): ≤ 0,02 % (přísně omezeno, aby se zabránilo křehnutí hranic zrn při vysokém namáhání nebo tepelném cyklování)

Síra (S): ≤ 0,01 % (minimalizováno pro zajištění dobré tažnosti a odolnosti proti koroznímu praskání pod napětím v drsném prostředí)

Tato navržená směs – zaměřená na nikl, chrom, kobalt a prvky vytvářející sraženiny – poskytuje charakteristickou rovnováhu slitiny Alloy 86 – pevnost při vysokých teplotách, odolnost proti tečení a oxidační stabilitu, která je kritická pro náročné tepelné aplikace.

Klíčové vlastnosti

Slitina 86 (drát Nimonic 86) a její různé formy vykazují výjimečné vlastnosti, díky nimž jsou nepostradatelné v prostředí s velmi vysokou teplotou, korozivní a cyklickým namáháním:

Mechanické vlastnosti (stav žíhaný v roztoku a stárnutý):

Pevnost v tahu: 1050-1200 MPa (152 300-174 000 psi) při pokojové teplotě; zadržuje ~450 MPa (65 300 psi) při 880 °C (1616 °F)

Mez kluzu (0,2% posun): 720-820 MPa (104 400-118 900 psi) při pokojové teplotě; zachovává ~390 MPa (56 600 psi) při 880 °C (1616 °F)

Prodloužení (v 50 mm): 20-30% při pokojové teplotě; 14-22 % při 880 °C (1616 °F) (vynikající tažnost pro tváření složitých součástí, jako jsou lopatky turbín a spalovací vložky)

Zmenšení plochy: 38-48% (vynikající houževnatost, odolnost proti lomu při vysokoteplotním cyklickém namáhání a mechanickém nárazu)

Tvrdost: 34-39 HRC (tvrdost podle Rockwella) při pokojové teplotě; udržuje ~24 HRC při 880 °C (1616 °F)

Vlastnosti při vysokých teplotách:

Trvalá provozní teplota: Až 950 °C (1742 °F) (špičkový výkon pro slitiny niklu zpevněné srážením, s dlouhodobou stabilitou ve vzduchu a v průmyslových spalovacích atmosférách)

Odolnost proti tečení: Výjimečná odolnost proti deformaci při tečení – 1000hodinová pevnost při tečení ~220 MPa (31 900 psi) při 880 °C (1616 °F) a ~110 MPa (15 950 psi) při 950 °C (1742 °F)

Odolnost proti tepelné únavě: Odolává opakovaným tepelným cyklům (např. 140 °C až 920 °C) bez praskání, což je kritické pro komponenty, jako jsou vložky spalování plynových turbín a lopatky turbín

Odolnost proti oxidaci: Vynikající odolnost proti oxidaci a usazování vodního kamene na vzduchu při teplotách do 1080 °C (1976 °F), s minimálním přírůstkem hmotnosti (≤ 5 mg/cm²) i po 5000 hodinách při 950 °C (1742 °F)

Odolnost proti korozi:

Obecná koroze: Vynikající odolnost vůči vysokoteplotním spalovacím plynům (včetně leteckého paliva a vedlejších produktů zemního plynu), průmyslové páře a agresivním organickým/anorganickým chemikáliím

Odolnost proti sulfidaci: Odolává sulfidaci v prostředích obsahujících síru (např. uhelné elektrárny, spalovny odpadu) až do 880 °C (1616 °F)

Důlková/štěrbinová koroze: Dobrá odolnost proti důlkové korozi v prostředí se středním obsahem chloridů (např. letecké součásti vystavené mořské atmosféře a vlhkosti)

Odolnost proti nauhličení: Udržuje integritu v mírných až středních nauhličovacích atmosférách (např. průmyslové pece pro tepelné zpracování) omezením absorpce uhlíku a zabráněním nadměrnému růstu karbidů

Fyzikální vlastnosti:

Hustota: 7,9-8,1 g/cm³ (0,285-0,293 lb/in³)

Tepelná vodivost: 10,2-12,2 W/(m·K) při 20 °C (68 °F); zvyšuje se na 21-24 W/(m·K) při 920 °C (1688 °F) (účinný odvod tepla při vysokých teplotách, snižuje tepelné namáhání součástí)

Koeficient tepelné roztažnosti: 12,2-14,2 μm/(m·K) (20-920°C) (řízená roztažnost pro minimalizaci tepelného namáhání ve smontovaných systémech, jako jsou skříně turbín)

Modul pružnosti: 190-200 GPa (27 500-28 900 ksi) při pokojové teplotě; klesá na ~132 GPa (19 150 ksi) při 920 °C (1688 °F)

Teplota tání: 1340-1390 °C (2444-2534 °F)

Formuláře produktů

Slitina 86 (Nimonic 86 Wire) se vyrábí v různých formách pro specializované aplikace s vysokými teplotami a odolností proti korozi:

Tyč: K dispozici jako kulatá tyč (průměr od 7 mm do 170 mm) a plochá tyč (tloušťka 3 mm až 85 mm, šířka 14 mm až 420 mm), ideální pro obrábění do součástí turbín, dříků ventilů a vysokoteplotních upevňovacích prvků.

Páska: Tenké ploché pásy (tloušťka 0,07 mm až 0,85 mm, šířka 3,5 mm až 85 mm) používané v žárových nástřikech, vysokoteplotních elektrických topných tělesech a flexibilních těsněních pro průmyslové pece.

Drát: Drát Nimonic 86 (průměry 0,35 mm až 4,8 mm) nabízí rovnoměrné vysokoteplotní vlastnosti, vhodné pro svařování (TIG/MIG), aplikace žárového nástřiku a přesné topné spirály v průmyslových systémech s vysokou teplotou.

Tyče: Pevné válcové tyče (průměry 1,8 mm až 42 mm) používané pro obloukové svařování wolframem (GTAW) a výrobu malých vysokoteplotních součástí (např. podpěry senzorů, čepy lopatek turbíny).

Trubky a potrubí: Duté formy (vnější průměr 4,5 mm až 85 mm, tloušťka stěny 0,35 mm až 8,5 mm) pro vysokoteplotní přepravu kapalin (např. palivová potrubí plynových turbín, trubky výměníků tepla v elektrárnách).

Fólie: Ultratenké plechy (tloušťka 0,014 mm až 0,085 mm) používané ve vysokoteplotních těsněních, tepelných štítech pro leteckou elektroniku a tenkovrstvých tepelných bariérách.

Desky a plechy: Ploché formy (deska: tloušťka 1,8 mm až 42 mm; plech: 0,22 mm až 1,8 mm) pro výrobu spalovacích vložek, stěn pecí a leteckých výměníků tepla.

Pás: Úzké, ploché pásy (tloušťka 0,07 mm až 1,7 mm, šířka 1,8 mm až 42 mm) pro přesné součásti, jako jsou těsnění turbín, žebra výměníku tepla a elektrické kontakty v prostředí s vysokou teplotou.

Výkovek: Sochory a ingoty pro kování za tepla do složitých tvarů (např. disky plynových turbín, lopatky turbín, dveře průmyslových pecí) vyžadující výjimečnou pevnost při vysokých teplotách.

Aplikace

Výjimečná pevnost při vysokých teplotách, odolnost proti tečení a oxidační stabilita slitiny Alloy 86 (Nimonic 86 Wire) v jejích různých formách z ní činí kritický materiál v průmyslových odvětvích vyžadujících výkon v extrémních tepelných podmínkách:

Letectví a kosmonautika:

Motory plynových turbín: Vysokotlaké lopatky turbín, lopatky, spalovací vložky a součásti přídavného spalování (z plechu, kovnice a plechu) odolávající teplotám až 950 °C (1742 °F).

Spojovací prvky pro letecký průmysl: Vysokoteplotní šrouby, svorníky a nýty (z tyčí a tyčí) zajišťující součásti horké části motoru vystavené cyklickému tepelnému namáhání a vibracím.

Pomocné energetické jednotky (APU): Trubky výměníku tepla a konstrukční díly (z trubek a plechů) odolávající vysokým teplotám v pomocných systémech letadel.

Energie a výroba energie:

Plynové/parní turbíny: Součásti horké sekce (z plechu, výkovku a tyče) pro průmyslové energetické turbíny, které vydrží vysoké teploty a cyklické zatížení.

Zařízení na energetické využití odpadu: Vysokoteplotní vložky spalovací komory a komponenty pro rekuperaci tepla (z plechů a desek) odolávají korozivním spalinám a teplotám nad 880 °C.

Jaderná energie: Pokročilé trubky výměníků tepla a konstrukční součásti (z trubek a desek) odolávající záření a vysokoteplotním chladivům v reaktorech nové generace.

Průmyslové a vysokoteplotní zpracování:

Vysokoteplotní pece: Stěny pece, topné články, pláště termočlánků a nístějové desky (z drátu, desky a trubky) pracující ve vzduchu nebo inertní atmosféře až do 1080 °C (1976 °F).

Chemické zpracování: Vložky reaktorů, nosné mřížky katalyzátorů a výměníky tepla (z desek, trubek a tyčí) odolávající agresivním chemikáliím (např. silným kyselinám, roztaveným solím) při zvýšených teplotách.

Metalurgické zpracování: Vysokoteplotní přípravky pro tepelné zpracování, manipulační díly z roztaveného kovu a součásti žíhací pece (z tyče, výkovku a plechu) odolné proti opotřebení a vysokému teplu.

Obranné a specializované strojírenství:

Vojenské letecké motory: Kritické součásti horkých sekcí (z kovacího materiálu a plechu) vyžadující odolnost při vysokých teplotách v bojovém prostředí.

Raketové pohonné systémy: Vložky spalovací komory a výfukové komponenty (z plechů a výkovků) odolávající extrémnímu teplu ze spalování pohonných látek.

Námořní systémy: Pokročilé komponenty námořních plynových turbín (z desek, trubek a tyčí) odolávající korozi mořské vody a vysokým teplotám.

Specializované aplikace podle formy:

Drát: Svařovací přídavný kov pro spojování vysokoteplotních součástí, žárové nástřiky pro ochranu proti opotřebení a korozi a přesné topné spirály.

Deska/plech: Spalovací vložky, stěny pecí a letecké výměníky tepla vyžadující velké, ploché vysokoteplotní povrchy.

Trubka/trubka: Vysokoteplotní transport kapalin (palivová potrubí, trubky výměníku tepla) a ochranné pláště termočlánků v korozivním prostředí.

Výkovek: Složité turbínové disky, lopatky turbín a součásti průmyslových pecí vyžadující vlastní tvary a výjimečnou pevnost při vysokých teplotách.

Stručně řečeno, slitina Alloy 86 (Nimonic 86 Wire) – dostupná ve formách od tyčí a drátů až po plechy a kování – poskytuje výjimečnou pevnost při vysokých teplotách, odolnost proti tečení a oxidační stabilitu. Jeho různé formy produktů umožňují řešení na míru napříč leteckým, energetickým, průmyslovým a obranným sektorem, což z něj činí kritický materiál v aplikacích vyžadujících spolehlivý výkon v extrémních tepelných podmínkách.

Balení Standardní balení:

Typické hromadné balení zahrnuje paletizovaný plast o objemu 5 galonů/25 kg. kbelíky, vláknité a ocelové sudy až po 1 tunové super pytle v plném kontejneru (FCL) nebo nákladním nákladu (T/L). Výzkumná množství a množství vzorků a hygroskopické, oxidační nebo jiné materiály citlivé na vzduch mohou být baleny v argonu nebo ve vakuu. Řešení jsou balena v polypropylenových, plastových nebo skleněných nádobách až do paletizovaných 1092 galonových tekutých přepravek. Speciální balení je k dispozici na vyžádání.