Legierung 90, Nimonic 90 Draht, UNS N07090

Legierung 90, Nimonic 90 Draht, UNS N07090

Alloy 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) - Einführung mit Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen und Produktformen

Die Legierung 90, im Handel als Nimonic 90 bekannt und mit UNS N07090 bezeichnet, ist eine Hochleistungs-Nickel-Chrom-Aluminium-Titan-Superlegierung, die für ihre außergewöhnlich hohen Temperaturen bekannt ist Festigkeit, Kriechbeständigkeit und langfristige Oxidationsstabilität. Diese Legierung wurde speziell entwickelt, um sich in extremen thermischen Umgebungen auszuzeichnen – einschließlich längerer Exposition gegenüber erhöhten Temperaturen, zyklischer mechanischer Beanspruchung und rauen Atmosphären wie Verbrennungsgase – was es zu einem kritischen Material in der Luft- und Raumfahrt, im Energiesektor und in der fortschrittlichen Industrie macht, wo die Komponenten extremer Hitze und hohen Betriebsbelastungen standhalten müssen. Es ist in einer umfassenden Palette von Formen erhältlich, um unterschiedliche industrielle Anforderungen zu erfüllen, einschließlich Stangen (Rundstangen, Flachstangen), Bänder, Drähte, Stangen, Rohre, Rohre, Folien, Platten, Bleche, Bänder und Schmiedematerial . Insbesondere Nimonic 90 Wire zeichnet sich durch seine gleichmäßigen Hochtemperatureigenschaften, Flexibilität und Präzision aus und eignet sich daher ideal für Schweißen, thermische Spritzbeschichtungen und komplizierte Komponenten in Gasturbinen-Warmsektionen und industriellen Hochtemperatursystemen. Im Folgenden finden Sie einen detaillierten Überblick über die chemische Zusammensetzung, die wichtigsten Eigenschaften, die praktischen Anwendungen und die verfügbaren Produktformen.

Chemische Zusammensetzung

Die präzise ausbalancierte chemische Zusammensetzung der Alloy 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) ist die Grundlage für ihre außergewöhnliche Hochtemperaturleistung und Korrosionsbeständigkeit. Die typische Zusammensetzung (nach Gewicht) ist wie folgt:

Nickel (Ni): 57-61 % (das primäre Matrixelement, das bei ultrahohen Temperaturen strukturelle Stabilität bietet und als Basis für festigkeitssteigernde Gamma-Prime-Ausscheidungen (γ') dient)

Chrom (Cr): 18-20 % (bildet eine dichte, anhaftende Chromoxidschicht, die eine hervorragende Oxidations- und Sulfidierungsbeständigkeit bei Temperaturen bis zu 1100 °C gewährleistet)

Kobalt (Co): 15-17 % (verbessert die Hochtemperaturfestigkeit, die Kriechbeständigkeit und die thermische Ermüdungsleistung durch Stabilisierung der Legierungsmatrix und Verringerung der Vergröberung des Niederschlags)

Aluminium (Al): 1,4-1,8 % (arbeitet mit Titan zusammen, um großvolumige Fraktionen von intermetallischen Ausscheidungen von Gamma-Prime (γ') zu bilden, dem Kern, der zur Hochtemperaturfestigkeit der Legierung beiträgt)

Titan (Ti): 2,4-2,8 % (verbindet sich mit Aluminium zu Gamma-Prime-Ausscheidungen, die die Zeitstandfestigkeit deutlich erhöhen und die mechanische Integrität bei erhöhtem Wert erhalten Temperaturen)

Kohlenstoff (C): 0,03-0,08 % (bildet feine Karbide mit Chrom und Titan, verstärkt die Korngrenzen und verbessert die Kriechfestigkeit, ohne die Duktilität zu beeinträchtigen)

Eisen (Fe): ≤ 1,0 % (minimiert, um die Hochtemperatureigenschaften zu erhalten und eine Verschlechterung der Oxidationsbeständigkeit zu verhindern)

Silizium (Si): ≤ 0,4 % (hilft bei der Desoxidation während der Herstellung und unterstützt die Bildung einer stabilen Oxidschicht für eine verbesserte langfristige Oxidationsbeständigkeit)

Mangan (Mn): ≤ 0,5 % (verbessert die Warmverarbeitbarkeit und ermöglicht die Verarbeitung zu verschiedenen Produktformen wie Draht, Folie und Band)

Bor (B): 0,003-0,010 % (stärkt die Korngrenzen, verringert die Anfälligkeit für Zeitstand und verbessert die Duktilität bei hohen Temperaturen)

Zirkonium (Zr): 0,05-0,15 % (stabilisiert Karbide, verfeinert das Gefüge und verbessert die Kriechbeständigkeit und die thermische Ermüdungsleistung weiter)

Phosphor (P): ≤ 0,02 % (streng begrenzt, um eine Versprödung der Korngrenzen bei hoher Beanspruchung oder thermischen Zyklen zu vermeiden)

Schwefel (S): ≤ 0,01 % (minimiert, um eine gute Duktilität und Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion in rauen Umgebungen zu gewährleisten)

Diese technische Mischung, die sich auf Nickel, Chrom, Kobalt und ausscheidungsbildende Elemente konzentriert, bietet die für Alloy 90 typische Balance aus Hochtemperaturfestigkeit, Kriechbeständigkeit und Oxidationsstabilität, entscheidend für anspruchsvolle thermische Anwendungen.

Wichtige Eigenschaften

Die Legierung 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) und ihre verschiedenen Formen weisen außergewöhnliche Eigenschaften auf, die sie in Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen, korrosiven und zyklischen Belastungen unverzichtbar machen :

Mechanische Eigenschaften (lösungsgeglühter und gealterter Zustand):

Zugfestigkeit: 1100-1250 MPa (159.500-181.300 psi) bei Raumtemperatur; behält ~480 MPa (69.600 psi) bei 900 °C (1652 °F) bei

Streckgrenze (0,2 % Versatz): 750-850 MPa (108.800-123.300 psi) bei Raumtemperatur; behält ~420 MPa (60.900 psi) bei 900 °C (1652 °F) bei

Dehnung (in 50 mm): 18-28% bei Raumtemperatur; 12-20 % bei 900 °C (1652 °F) (ausgezeichnete Duktilität für die Umformung komplexer Komponenten wie Turbinenschaufeln und Verbrennungsauskleidungen)

Reduzierung der Fläche: 35-45% (überlegene Zähigkeit, Bruchfestigkeit bei zyklischer Beanspruchung bei hohen Temperaturen und mechanischen Einwirkungen)

Härte: 35-40 HRC (Rockwell-Härte) bei Raumtemperatur; hält ~25 HRC bei 900 °C (1652 °F) aufrecht

Eigenschaften bei hohen Temperaturen:

Dauergebrauchstemperatur: Bis zu 980 °C (1796 °F) (ein Spitzenprodukt für ausscheidungsverstärkte Nickellegierungen, mit Langzeitstabilität in Luft und industriellen Verbrennungsatmosphären)

Kriechfestigkeit: Außergewöhnliche Beständigkeit gegen Kriechverformung – 1000 Stunden Zeitstandfestigkeit von ~240 MPa (34.800 psi) bei 900 °C (1652 °F) und ~120 MPa (17.400 psi) bei 980 °C (1796 °F)

Thermische Ermüdungsbeständigkeit: Hält wiederholten thermischen Zyklen (z. B. 150 °C bis 950 °C) stand, ohne Risse zu bilden, was für Komponenten wie Gasturbinen-Verbrennungsauskleidungen und Turbinenschaufeln von entscheidender Bedeutung ist

Oxidationsbeständigkeit: Überlegene Oxidations- und Kalkbeständigkeit in Luft bei Temperaturen bis zu 1100 °C (2102 °F) mit minimaler Gewichtszunahme (≤ 6 mg/cm²) auch nach 5000 Stunden bei 980 °C (1796 °F)

Korrosionsbeständigkeit:

Allgemeine Korrosion: Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Hochtemperatur-Verbrennungsgase (einschließlich Kerosin und Erdgasnebenprodukte), Industriedampf und aggressive organische/anorganische Chemikalien

Sulfidierungsbeständigkeit: Beständig gegen Sulfidierung in schwefelhaltigen Umgebungen (z. B. Kohlekraftwerke, Müllverbrennungsanlagen) bis zu 900 °C (1652 °F)

Lochfraß/Spaltkorrosion: Gute Beständigkeit gegen Lochfraß in Umgebungen mit mäßiger Chloridbelastung (z. B. Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, die Meeresatmosphären und Feuchtigkeit ausgesetzt sind)

Aufkohlungsbeständigkeit: Bewahrt die Integrität in leichten bis mäßigen Aufkohlungsatmosphären (z. B. industrielle Wärmebehandlungsöfen), indem es die Kohlenstoffabsorption begrenzt und verhindert Übermäßiges Hartmetallwachstum

Physikalische Eigenschaften:

Dichte: 8,0-8,2 g/cm³ (0,289-0,296 lb/in³)

Wärmeleitfähigkeit: 10,5-12,5 W/(m·K) bei 20 °C (68 °F); erhöht sich auf 22-25 W/(m·K) bei 950 °C (1742 °F) (effiziente Wärmeableitung bei hohen Temperaturen, wodurch die thermische Belastung der Komponenten reduziert wird)

Wärmeausdehnungskoeffizient: 12,5-14,5 μm/(m·K) (20-950°C) (kontrollierte Ausdehnung zur Minimierung der thermischen Belastung in montierten Systemen wie Turbinengehäusen)

Elastizitätsmodul: 195-205 GPa (28.300-29.700 ksi) bei Raumtemperatur; sinkt auf ~135 GPa (19.600 ksi) bei 950 °C (1742 °F)

Schmelzpunkt: 1350-1400 °C (2462-2552 °F)

Produktformen

Alloy 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) wird in einer Vielzahl von Formen hergestellt, um spezielle Hochtemperatur- und korrosionsbeständige Anwendungen zu ermöglichen:

Schiene: Erhältlich als Rundstange (Durchmesser von 8 mm bis 180 mm) und Flachstange (Dicke 4 mm bis 90 mm, Breite 15 mm bis 450 mm), ideal für die Bearbeitung von Turbinenkomponenten, Ventilschäften und Hochtemperaturanwendungen Verschlüsse.

Farbband: Dünne, flache Bänder (Dicke 0,08 mm bis 0,9 mm, Breite 4 mm bis 90 mm), die in thermischen Spritzbeschichtungen, elektrischen Hochtemperatur-Heizelementen und flexiblen Dichtungen für die Industrie verwendet werden Öfen.

Draht: Nimonic 90 Draht (Durchmesser 0,4 mm bis 5 mm) bietet gleichmäßige Hochtemperatureigenschaften, geeignet für Schweißen (WIG/MIG), thermische Spritzanwendungen und Präzisionsheizspiralen in Industrieanlagen mit hoher Hitze.

Stäbe: Massive zylindrische Stäbe (Durchmesser 2 mm bis 45 mm), die für das Lichtbogenschweißen (GTAW) und die Herstellung von kleinen Hochtemperaturbauteilen (z. B. Sensorhalterungen, Turbinen) verwendet werden Klingenstifte).

Rohre: Hohlformen (Außendurchmesser 5 mm bis 90 mm, Wandstärke 0,4 mm bis 9 mm) für den Transport von Hochtemperaturflüssigkeiten (z. B. Gasturbinen-Kraftstoffleitungen, Wärmetauscherrohre in Kraftwerken).

Folie: Ultradünne Bleche (Dicke 0,015 mm bis 0,09 mm), die in Hochtemperaturdichtungen, Hitzeschilden für die Luft- und Raumfahrtelektronik und Dünnschicht-Wärmebarrieren verwendet werden.

Blech und Blech: Flache Formen (Platte: Dicke 2 mm bis 45 mm; Blech: 0,25 mm bis 2 mm) für die Herstellung von Verbrennungsauskleidungen, Ofenwänden und Wärmetauschern für die Luft- und Raumfahrt.

Band: Schmale, flache Bänder (Dicke 0,08 mm bis 1,8 mm, Breite 2 mm bis 45 mm) für Präzisionsbauteile wie Turbinendichtungen, Wärmetauscherlamellen und elektrische Kontakte im Hochtemperaturbereich Umgebungen.

Schmiedematerial: Knüppel und Barren zum Warmschmieden in komplexe Formen (z. B. Gasturbinenscheiben, Turbinenschaufeln, Industrieofentüren), die eine außergewöhnliche Hochtemperaturfestigkeit erfordern.

Anträge

Die außergewöhnliche Hochtemperaturfestigkeit, Kriechbeständigkeit und Oxidationsstabilität der Legierung 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) in ihren verschiedenen Formen machen sie zu einem kritischen Material in der Industrie Geforderte Leistung unter extremen thermischen Bedingungen:

Luft- und Raumfahrt:

Gasturbinentriebwerke: Hochdruckturbinenschaufeln, Leitschaufeln, Verbrennungsauskleidungen und Nachbrennerkomponenten (aus Blechen, Schmiedematerial und Blechen) halten Temperaturen von bis zu 980 °C (1796 °F) stand .

Befestigungselemente für die Luft- und Raumfahrt: Hochtemperaturschrauben, Bolzen und Nieten (aus Stangen und Stangen) zur Sicherung von Triebwerkskomponenten im heißen Abschnitt, die zyklischen thermischen Belastungen und Vibrationen ausgesetzt sind.

Raketenantriebssysteme: Brennkammerauskleidungen und Düsenkomponenten (aus Schmiedematerial, Rohren und Blechen), die der extremen Hitze bei der Verbrennung von Raketentreibstoff standhalten.

Energie- und Stromerzeugung:

Gas-/Dampfturbinen: Warmteilkomponenten (aus Blech, Schmiedematerial und Stangen) für industrielle Leistungsturbinen, die hohen Temperaturen und zyklischen Belastungen standhalten.

Müllverbrennungsanlagen: Hochtemperatur-Brennkammerauskleidungen und Wärmerückgewinnungskomponenten (aus Blechen und Blechen), die korrosiven Rauchgasen und Temperaturen über 900 °C standhalten.

Kernkraft: Fortschrittliche Wärmetauscherrohre und Strukturbauteile (aus Rohren und Platten), die Strahlung und Hochtemperatur-Kühlmitteln in Reaktoren der nächsten Generation standhalten.

Industrie- und Hochtemperaturverarbeitung:

Hochtemperaturöfen: Ofenwände, Heizelemente, Thermoelementummantelungen und Herdplatten (aus Draht, Platte und Rohr), die in Luft oder inerten Atmosphären bis zu 1100 °C (2102 °F) betrieben werden.

Chemische Verarbeitung: Reaktorauskleidungen, Katalysatorstützgitter und Wärmetauscher (aus Platten, Rohren und Stangen) halten aggressiven Chemikalien (z. B. starken Säuren, geschmolzenen Salzen) bei erhöhten Temperaturen stand Temperaturen.

Metallurgische Verarbeitung: Hochtemperatur-Wärmebehandlungsvorrichtungen, Teile für die Handhabung von geschmolzenem Metall und Komponenten für Glühöfen (aus Stangen, Schmiedematerial und Blechen), die Verschleiß und hohe Hitze.

Verteidigung und Spezialtechnik:

Militärische Flugzeugtriebwerke: Kritische Warmsektionskomponenten (aus Schmiedematerial und Blech), die eine hohe Temperaturbeständigkeit in Kampfumgebungen erfordern.

Hyperschallfahrzeuge: Hitzeschilde und Strukturbauteile (aus Blech und Schmiedematerial), die einer aerodynamischen Erwärmung von bis zu 980 °C (1796 °F) standhalten.

Marinesysteme: Fortschrittliche Schiffsgasturbinenkomponenten (aus Platten, Rohren und Stangen), die der Korrosion im Meerwasser und hohen Temperaturen standhalten.

Spezialisierte Anwendungen nach Formular:

Draht: Schweißzusatzwerkstoffe zum Fügen von Hochtemperaturbauteilen, thermische Spritzbeschichtungen für den Verschleiß- und Korrosionsschutz sowie Präzisionsheizschlangen.

Bleche: Verbrennungsauskleidungen, Ofenwände und Wärmetauscher für die Luft- und Raumfahrt, die große, flache Hochtemperaturoberflächen erfordern.

Rohre: Hochtemperatur-Flüssigkeitstransport (Kraftstoffleitungen, Wärmetauscherrohre) und Thermoelementschutzhüllen in korrosiven Umgebungen.

Schmiedematerial: Komplexe Turbinenscheiben, Turbinenschaufeln und hochbelastbare Industrieofenkomponenten, die kundenspezifische Formen und eine außergewöhnliche Hochtemperaturfestigkeit erfordern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Legierung 90 (Nimonic 90 Wire, UNS N07090) – erhältlich in Formen von Stangen und Drähten bis hin zu Blechen und Schmiedematerial – eine außergewöhnliche Hochtemperaturfestigkeit, Kriechbeständigkeit und Oxidationsstabilität. Seine vielfältigen Produktformen ermöglichen maßgeschneiderte Lösungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Energie, Industrie und Verteidigung und etablieren es als kritisches Material in Anwendungen, die zuverlässige Leistung unter extremen thermischen Bedingungen.

Verpackung von Standardverpackung:

Typische Großverpackungen umfassen palettierten Kunststoff mit einem Gewicht von 5 Gallonen/25 kg. Eimer, Faser- und Stahlfässer bis hin zu 1-Tonnen-Supersäcken in vollen Container- (FCL) oder LKW-Ladungsmengen (T/L). Forschungs- und Probenmengen sowie hygroskopische, oxidierende oder andere luftempfindliche Materialien können unter Argon oder Vakuum verpackt werden. Die Lösungen werden in Polypropylen-, Kunststoff- oder Glasgefäßen bis zu palettierten 1132-Gallonen-Flüssigkeitsbehältern verpackt. Spezielle Verpackungen sind auf Anfrage erhältlich.