Сплав 90, Нимоник 90 Стержень, UNS N07090

Сплав 90, Нимоник 90 проволока, UNS N07090

Сплав 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) - Введение с составом, свойствами, применением и формами продукта

Сплав 90, коммерчески известный как Nimonic 90 и обозначенный UNS N07090, представляет собой высокоэффективный никель-хром-алюминиево-титановый суперсплав, известный своей исключительной термостойкостью, сопротивлением ползучести и долгосрочной устойчивостью к окислению. Этот сплав специально разработан для работы в экстремальных температурных условиях, включая длительное воздействие повышенных температур, циклических механических нагрузок и суровых атмосфер, таких как газы сгорания, что делает его критически важным материалом в аэрокосмической, энергетической и передовых промышленных секторах, где компоненты должны выдерживать экстремальные температуры и большие эксплуатационные нагрузки. Он доступен в широком ассортименте форм для удовлетворения различных промышленных потребностей, включая прутки (круглые прутки, плоские прутки), ленты, проволоку, прутки, трубы, фольгу, пластины, листы, полосы и поковочный материал. Nimonic 90 Wire, в частности, выделяется своими однородными высокотемпературными свойствами, гибкостью и точностью, что делает его идеальным для сварки, термического напыления покрытий и сложных компонентов в горячих секциях газовых турбин и высокотемпературных промышленных системах. Ниже приведен подробный обзор его химического состава, ключевых свойств, практического применения и доступных форм продукции.

Химический состав

Точно сбалансированный химический состав сплава 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) является основой его исключительных высокотемпературных характеристик и коррозионной стойкости. Типичный состав (по весу) следующий:

Никель (Ni): 57-61% (основной элемент матрицы, обеспечивающий структурную стабильность при сверхвысоких температурах и служащий основой для гамма-простых (γ') осадков, повышающих прочность)

Хром (Cr): 18-20% (образует плотный, адгезивный слой оксида хрома, обеспечивающий превосходную стойкость к окислению и сульфидированию при температурах до 1100°C)

Кобальт (Co): 15-17% (повышает термостойкость, сопротивление ползучести и термоусталостные характеристики за счет стабилизации матрицы сплава и снижения укрупнения осадка)

Алюминий (Al): 1,4-1,8% (работает с титаном для образования больших объемов фракций гамма-простых (γ') интерметаллидных осадков, которые являются основным фактором высокотемпературной прочности сплава)

Титан (Ti): 2,4-2,8% (соединяется с алюминием с образованием гамма-простых осадков, значительно повышая прочность на разрыв при ползучести и сохраняя механическую целостность при повышенных температурах)

Углерод (C): 0,03-0,08% (образует мелкие карбиды с хромом и титаном, укрепляя границы зерен и улучшая сопротивление ползучести без ущерба для пластичности)

Железо (Fe): ≤ 1,0% (сведено к минимуму для сохранения высокотемпературных свойств и предотвращения ухудшения стойкости к окислению)

Кремний (Si): ≤ 0,4% (способствует раскислению во время производства и поддерживает образование стабильного оксидного слоя для повышения долгосрочной стойкости к окислению)

Марганец (Mn): ≤ 0,5% (улучшает способность к горячей обработке, позволяя изготавливать различные формы продукции, такие как проволока, фольга и полоса)

Бор (В): 0,003-0,010% (укрепляет границы зерен, снижая восприимчивость к разрыву ползучести и улучшая пластичность при высоких температурах)

Цирконий (Zr): 0,05-0,15% (стабилизирует карбиды, улучшает микроструктуру, а также дополнительно повышает сопротивление ползучести и термоусталостные характеристики)

Фосфор (P): ≤ 0,02% (строго ограничено, чтобы избежать охрупчивания границ зерен при высоком напряжении или термическом циклировании)

Сера (S): ≤ 0,01% (сведена к минимуму для обеспечения хорошей пластичности и устойчивости к коррозионному растрескиванию под напряжением в суровых условиях)

Эта специально разработанная смесь, ориентированная на никель, хром, кобальт и преципитатобразующие элементы, обеспечивает фирменный для сплава 90 баланс прочности при высоких температурах, сопротивления ползучести и устойчивости к окислению, что имеет решающее значение для сложных термических применений.

Основные свойства

Сплав 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) и его различные формы демонстрируют исключительные свойства, которые делают их незаменимыми в сверхвысокотемпературных, коррозионных и циклических средах:

Механические свойства (отжиг в растворе и состаренное состояние):

Прочность на разрыв: 1100-1250 МПа (159,500-181,300 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~480 МПа (69 600 фунтов на кв. дюйм) при 900 °C (1652 °F)

Предел текучести (смещение 0,2%): 750-850 МПа (108,800-123,300 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~420 МПа (60 900 фунтов на кв. дюйм) при 900 °C (1652 °F)

Относительное удлинение (в 50 мм): 18-28% при комнатной температуре; 12–20% при 900 °C (1652 °F) (отличная пластичность для формования сложных компонентов, таких как лопатки турбины и вкладыши системы сгорания)

Уменьшение площади: 35-45% (превосходная ударная вязкость, устойчивость к разрушению при высокотемпературных циклических нагрузках и механическом воздействии)

Твердость: 35-40 HRC (твердость по Роквеллу) при комнатной температуре; поддерживает ~25 HRC при 900°C (1652°F)

Свойства при высоких температурах:

Непрерывная рабочая температура: до 980 °C (1796 °F) (лучший показатель для упрочненных осадком никелевых сплавов, с долговременной стабильностью на воздухе и в промышленных средах сгорания)

Сопротивление ползучести: исключительная стойкость к деформации при ползучести — 1000-часовая прочность на разрыв при ползучести ~240 МПа (34 800 фунтов на кв. дюйм) при 900 °C (1652 °F) и ~120 МПа (17 400 фунтов на кв. дюйм) при 980 °C (1796 °F)

Термическая усталостная прочность: выдерживает многократное термоциклирование (например, от 150 °C до 950 °C) без растрескивания, что критически важно для таких компонентов, как вкладыши сгорания газовых турбин и лопасти турбин

Стойкость к окислению: превосходная стойкость к окислению и образованию накипи на воздухе при температурах до 1100 °C (2102 °F) с минимальным набором веса (≤ 6 мг/см²) даже после 5000 часов при 980 °C (1796 °F)

Коррозионная стойкость:

Общая коррозия: отличная стойкость к высокотемпературным газам сгорания (включая реактивное топливо и побочные продукты природного газа), промышленному пару и агрессивным органическим/неорганическим химическим веществам

Стойкость к сульфидированию: Устойчивость к сульфидации в серосодержащих средах (например, на угольных электростанциях, мусоросжигательных заводах) при температуре до 900 °C (1652 °F)

Точечная коррозия/щелевая коррозия: хорошая стойкость к точечной коррозии в средах с умеренным содержанием хлоридов (например, аэрокосмические компоненты, подверженные воздействию морской атмосферы и влажности)

Стойкость к науглероживанию: Сохраняет целостность в средах с умеренным и умеренным науглероживанием (например, в промышленных печах для термообработки) за счет ограничения поглощения углерода и предотвращения чрезмерного роста карбида

Физические свойства:

Плотность: 8,0–8,2 г/см³ (0,289–0,296 фунта/дюйм³)

Теплопроводность: 10,5-12,5 Вт/(м·К) при 20°C (68°F); увеличивается до 22-25 Вт/(м·К) при 950°C (1742°F) (эффективное рассеивание тепла при высоких температурах, снижение термического напряжения в компонентах)

Коэффициент теплового расширения: 12,5-14,5 мкм/(м·К) (20-950°C) (контролируемое расширение для минимизации термического напряжения в собранных системах, таких как корпуса турбин)

Модуль упругости: 195-205 ГПа (28,300-29,700 ksi) при комнатной температуре; снижается до ~135 ГПа (19 600 ksi) при 950°C (1742°F)

Температура плавления: 1350-1400 °C (2462-2552 °F)

Формы продукции

Сплав 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) изготавливается в различных формах для специализированных высокотемпературных и коррозионностойких применений:

Пруток: Доступен в виде круглого прутка (диаметр от 8 мм до 180 мм) и плоского прутка (толщина от 4 мм до 90 мм, ширина от 15 мм до 450 мм), идеально подходит для обработки компонентов турбин, штоков клапанов и высокотемпературных крепежных деталей.

Лента: тонкие плоские полосы (толщина от 0,08 мм до 0,9 мм, ширина от 4 мм до 90 мм), используемые в термическом напылении покрытий, высокотемпературных электрических нагревательных элементах и гибких уплотнениях для промышленных печей.

Проволока: Nimonic 90 Wire (диаметр от 0,4 мм до 5 мм) обладает однородными высокотемпературными свойствами, подходит для сварки (TIG/MIG), термического напыления и прецизионных нагревательных змеевиков в высокотемпературных промышленных системах.

Стержни: Цельные цилиндрические стержни (диаметром от 2 мм до 45 мм), используемые для дуговой сварки вольфрамовым электродом в газовой среде (GTAW) присадочного металла и изготовления небольших высокотемпературных компонентов (например, опор датчиков, пальцев лопаток турбин).

Трубы и трубы: полые формы (внешний диаметр от 5 мм до 90 мм, толщина стенки от 0,4 мм до 9 мм) для транспортировки высокотемпературных жидкостей (например, топливопроводы газовых турбин, теплообменники на электростанциях).

Фольга: Ультратонкие листы (толщина от 0,015 мм до 0,09 мм), используемые в высокотемпературных прокладках, теплозащитных экранах для аэрокосмической электроники и тонкопленочных термобарьерах.

Пластины и листы: плоские формы (пластина: толщина от 2 мм до 45 мм; лист: от 0,25 мм до 2 мм) для изготовления вкладышей для сгорания, стенок печей и теплообменников для аэрокосмической промышленности.

Полоса: узкие плоские полосы (толщина от 0,08 мм до 1,8 мм, ширина от 2 мм до 45 мм) для прецизионных компонентов, таких как уплотнения турбин, ребра теплообменника и электрические контакты в высокотемпературных средах.

Поковочный материал: заготовки и слитки для горячей штамповки в сложные формы (например, диски газовых турбин, лопатки турбин, дверцы промышленных печей), требующие исключительной прочности при высоких температурах.

Приложений

Исключительная высокотемпературная прочность, сопротивление ползучести и устойчивость к окислению сплава 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) в его различных формах делают его критически важным материалом в отраслях, требующих работы в экстремальных температурных условиях:

Аэрокосмическая и авиационная промышленность:

Газотурбинные двигатели: лопатки турбин высокого давления, лопасти, вкладыши сгорания и компоненты форсажных камер (из листа, поковочной заготовки и листа), выдерживающие температуру до 980 ° C (1796 ° F).

Аэрокосмический крепеж: высокотемпературные болты, шпильки и заклепки (из стержня и стержня) для крепления компонентов горячей секции двигателя, подверженных циклическим термическим нагрузкам и вибрации.

Ракетные двигательные установки: вкладыши камеры сгорания и компоненты сопел (из поковочной заготовки, труб и листов), устойчивые к экстремальному нагреву от сгорания ракетного топлива.

Энергетика и электрогенерация:

Газовые/паровые турбины: компоненты горячей секции (из пластин, поковочной заготовки и стержня) для промышленных энергетических турбин, выдерживающих высокие температуры и циклическую нагрузку.

Установки для переработки отходов в энергию: высокотемпературные футеровки камеры сгорания и компоненты рекуперации тепла (из листов и плит), выдерживающие коррозионные дымовые газы и температуры выше 900°C.

Ядерная энергетика: усовершенствованные теплообменные трубы и конструкционные компоненты (из труб и пластин) с защитой от излучения и высокотемпературных теплоносителей в реакторах следующего поколения.

Промышленная и высокотемпературная обработка:

Высокотемпературные печи: стенки печей, нагревательные элементы, оболочки термопар и подовые плиты (из проволоки, пластин и труб), работающие в воздухе или инертной атмосфере до 1100 °C (2102 °F).

Химическая обработка: футеровки реакторов, опорные решетки катализаторов и теплообменники (из пластин, труб и стержней), устойчивые к воздействию агрессивных химических веществ (например, сильных кислот, расплавленных солей) при повышенных температурах.

Металлургическая обработка: приспособления для высокотемпературной термообработки, детали для обработки расплавленного металла и компоненты печей для отжига (из прутка, поковочной заготовки и листа), устойчивые к износу и высокой температуре.

Оборонное и специализированное машиностроение:

Двигатели военных самолетов: Критически важные компоненты горячего сечения (из кованого материала и пластин), требующие высокой термостойкости в боевых условиях.

Гиперзвуковые аппараты: теплозащитные экраны и конструкционные элементы (из листового и кованого материала), выдерживающие аэродинамический нагрев до 980 ° C (1796 ° F).

Военно-морские системы: усовершенствованные компоненты морских газовых турбин (из пластин, труб и стержней), устойчивые к коррозии морской воды и высоким температурам.

Специализированные приложения по форме:

Проволока: Сварочный присадочный материал для соединения высокотемпературных компонентов, термическое напыление покрытий для защиты от износа и коррозии, а также прецизионные нагревательные спирали.

Пластины/листы: вкладыши для сгорания, стенки печей и теплообменники для аэрокосмической промышленности, требующие больших плоских высокотемпературных поверхностей.

Труба/труба: Высокотемпературная транспортировка жидкостей (топливопроводы, трубки теплообменников) и защитные оболочки термопар в коррозионных средах.

Поковочный материал: сложные диски турбин, лопатки турбин и компоненты сверхпрочных промышленных печей, требующие нестандартной формы и исключительной прочности при высоких температурах.

Таким образом, сплав 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090), доступный в формах от прутков и проволоки до листовых и ковочных материалов, обеспечивает исключительную прочность при высоких температурах, сопротивление ползучести и устойчивость к окислению. Его разнообразные формы продукции позволяют создавать индивидуальные решения для аэрокосмической, энергетической, промышленной и оборонной отраслей, делая его критически важным материалом в приложениях, требующих надежной работы в экстремальных температурных условиях.

Упаковка Стандартная упаковка:

Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 1121 галлона для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.