Legierung 901, Incoloy 901 Rohr, UNS N09901

Legierung 901, Incoloy 901 Draht, UNS N09901

Alloy 901 (Incoloy 901 Draht, UNS N09901) - Einführung mit Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen und Produktformen

Die Legierung 901, kommerziell als Incoloy 901 bekannt und mit UNS N09901 bezeichnet, ist eine ausscheidungshärtende Nickel-Eisen-Chrom-Superlegierung, die für außergewöhnliche Festigkeit und Stabilität bei moderate bis hohe Temperaturen (bis zu 650 °C/1200 °F). Im Gegensatz zu Ultrahochtemperatur-Nickellegierungen vereint es eine hohe mechanische Leistung mit hervorragender Verarbeitbarkeit – was es zu einer kostengünstigen Wahl für die Luft- und Raumfahrt, die Energieerzeugung und die Energieerzeugung macht. Industrielle Anwendungen, bei denen Komponenten zyklischen thermischen Belastungen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. 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 Incoloy 901 Wire zeichnet sich durch seine gleichmäßige Festigkeit und Schweißbarkeit aus und eignet sich daher ideal für das Schweißen von Zusatzwerkstoffen, die Herstellung von Federn und Präzisionskomponenten in Gasturbinen Motoren. Im Folgenden finden Sie einen detaillierten Überblick über die chemische Zusammensetzung, die wichtigsten Eigenschaften, die praktischen Anwendungen und die verfügbaren Produktformen.

Chemische Zusammensetzung

Die genau ausbalancierte chemische Zusammensetzung der Alloy 901 (Incoloy 901, UNS N09901) ist die Grundlage für ihre Hochtemperaturfestigkeit, Verarbeitbarkeit und thermische Stabilität. Die typische Zusammensetzung (nach Gewicht) ist wie folgt:

Nickel (Ni): 40-45% (das primäre Matrixelement, das die Ausfällung von Verstärkungsphasen ermöglicht; verbessert die Duktilität und Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen bei gleichzeitiger Beständigkeit gegen thermische Ermüdung)

Eisen (Fe): 30-35% (gleicht die Dichte und die Kosten der Legierung aus; Verbessert die Warmverarbeitbarkeit beim Schmieden, Walzen und Drahtziehen – entscheidend für die Herstellung dünner Formen wie Folien und Bänder)

Chrom (Cr): 11-14 % (bildet eine dichte, schützende Chromoxidschicht, die die Beständigkeit gegen Oxidation und Sulfidierung in Hochtemperaturluft und Industriegasen gewährleistet)

Molybdän (Mo): 5,0-6,5 % (stärkt die Legierungsmatrix durch Festlösungshärtung; Verbessert die Kriechbeständigkeit und die Beständigkeit gegen Lochfraßkorrosion in Umgebungen mit mildem Chlorid)

Titan (Ti): 2,5-3,5 % (das wichtigste ausscheidungshärtende Element – bildet während der Alterung intermetallische Gamma-Prime-Ausscheidungen (γ'), die eine außergewöhnliche Hochtemperaturfestigkeit bieten)

Aluminium (Al): 0,7-1,3 % (arbeitet mit Titan zusammen, um Ausscheidungen von γ zu verfeinern und die Festigkeit bei erhöhten Temperaturen zu erhöhen, ohne die Duktilität zu beeinträchtigen)

Kohlenstoff (C): 0,03-0,08 % (bildet feine Karbide mit Chrom und Molybdän, verstärkt die Korngrenzen und verbessert die Zeitstandfestigkeit)

Silizium (Si): ≤ 0,5 % (hilft bei der Desoxidation während der Herstellung und unterstützt die Bildung von Oxidschichten für die Oxidationsbeständigkeit)

Mangan (Mn): ≤ 0,5 % (verbessert die Warmverarbeitbarkeit, reduziert die Rissbildung beim Schmieden und Walzen von dicken Blechen und Stangen)

Phosphor (P): ≤ 0,015 % (streng begrenzt, um eine Versprödung der Korngrenzen zu vermeiden, kritisch für Bauteile unter zyklischer thermischer Beanspruchung)

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

Bor (B): 0,001-0,005 % (stärkt die Korngrenzen, verbessert die Kriechbeständigkeit und die thermische Ermüdungsleistung, ohne die Verarbeitbarkeit zu beeinträchtigen)

Diese technische Mischung – eine Kombination aus Nickel-Chrom-Molybdän für Korrosion/Festigkeit und Titan-Aluminium für die Ausscheidungshärtung – bietet die für die Legierung 901 charakteristische Ausgewogenheit von Leistung und einfache Herstellung.

Wichtige Eigenschaften

Die Legierung 901 (Incoloy 901 Wire, UNS N09901) und ihre verschiedenen Formen weisen außergewöhnliche Eigenschaften auf, die auf Umgebungen mit mäßigen bis hohen Temperaturen und zyklischer Belastung zugeschnitten sind:

Mechanische Eigenschaften (gealterter Zustand, 705 °C/1300 °F für 4 Stunden + 620 °C/1150 °F für 4 Stunden)

Zugfestigkeit: 1100-1300 MPa (159.500-188.500 psi) bei Raumtemperatur; behält ~700 MPa (101.500 psi) bei 600 °C (1112 °F) bei

Streckgrenze (0,2 % Versatz): 850-1050 MPa (123.300-152.300 psi) bei Raumtemperatur; behält ~600 MPa (87.000 psi) bei 600 °C (1112 °F) bei

Dehnung (in 50 mm): 15-25 % (ausgezeichnete Duktilität für die Kaltumformung – z. B. Biegen von Draht zu Federn, Formen von Rohren zu Motorkühlmittelleitungen)

Reduzierung der Fläche: 30-40% (überlegene Zähigkeit, Bruchfestigkeit bei thermischen Zyklen und mechanischen Einwirkungen)

Härte: 35-41 HRC (Rockwell-Härte) bei Raumtemperatur; hält ~28 HRC bei 600 °C (1112 °F) aufrecht

Eigenschaften bei hohen Temperaturen

Dauergebrauchstemperatur: Bis zu 650 °C (1200 °F) (optimaler Leistungsbereich; kurzzeitige Exposition bis zu 760°C/1400°F)

Kriechfestigkeit: Hervorragend für moderate Temperaturen – 1000 Stunden Zeitstandfestigkeit von ~350 MPa (50.800 psi) bei 600 °C (1112 °F) und ~180 MPa (26.100 psi) bei 650 °C (1200 °F) (übertrifft B. Edelstähle und niedriglegierte Stähle)

Thermische Ermüdungsbeständigkeit: Hält 5000+ thermischen Zyklen (z. B. 200 °C/392 °F bis 600 °C/1112 °F) ohne Rissbildung stand, was für Gasturbinen- und Stromerzeugungskomponenten von entscheidender Bedeutung ist

Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit

Oxidationsbeständigkeit: Bildet eine stabile Chromoxidschicht, die über längere Zeiträume bei Temperaturen von bis zu 815 °C (1500 °F) an der Luft verkalkt (geeignet für Motorabgase und Öfen Umgebungen)

Allgemeine Korrosion: Gute Beständigkeit gegen Hochtemperaturdampf, Industriegase (z. B. Erdgasverbrennungsprodukte) und milde Säuren (z. B. verdünnte Schwefelsäure)

Lochfraß/Spaltkorrosion: Mäßige Beständigkeit gegen chloridinduzierte Lochfraßbildung (geeignet für trockene Industrieumgebungen mit geringer Luftfeuchtigkeit; ergänzende Beschichtungen für Anwendungen in der Schifffahrt oder mit hohem Chloridgehalt)

Physikalische Eigenschaften

Dichte: 7,9 g/cm³ (0,285 lb/in³) (niedriger als bei reinen Nickellegierungen, reduziert das Gewicht bei strukturellen Anwendungen wie Flugzeugtriebwerksteilen)

Wärmeleitfähigkeit: 13,0 W/(m·K) bei 20 °C (68 °F); Erhöhung auf 20,0 W/(m·K) bei 600 °C (1112 °F) (effiziente Wärmeübertragung für Wärmetauscher- und Kühlsystemkomponenten)

Wärmeausdehnungskoeffizient: 12,5 μm/(m·K) (20-300°C/68-572°F); 14,8 μm/(m·K) (20-600°C/68-1112°F) (kontrollierte Ausdehnung zur Minimierung der thermischen Belastung in montierten Systemen wie Turbinengehäusen)

Elastizitätsmodul: 205 GPa (29.700 ksi) bei Raumtemperatur; sinkt auf ~175 GPa (25.400 ksi) bei 600 °C (1112 °F)

Schmelzpunkt: 1330-1380 °C (2426-2516 °F)

Produktformen

Die Legierung 901 (Incoloy 901, UNS N09901) wird in einer Vielzahl von Formen hergestellt, um spezielle Anwendungen mit mittleren bis hohen Temperaturen zu ermöglichen:

Schiene: Rundstange (Durchmesser 6-200 mm) und Flachstange (Dicke 5-100 mm, Breite 20-500 mm) – ideal für die Bearbeitung von Gasturbinen-Kompressorschaufeln, Ventilschäften und hochfesten Befestigungselementen für Flugzeugteile.

Farbband: Dünne, flache Bänder (Dicke 0,07-0,8 mm, Breite 3-80 mm) — wird in thermischen Spritzbeschichtungen zum Korrosions-/Oxidationsschutz auf Stahlsubstraten und flexiblen Dichtungen für hohe Temperaturen verwendet Öfen.

Draht: Incoloy 901 Draht (Durchmesser 0,3-6 mm) — dient als Schweißzusatz (WIG/MIG) zum Verbinden von 901-Komponenten, als Präzisionsfedern in Motorsteuerungssystemen und als Sensordrähte in Hochtemperatur-Instrumentierung.

Stäbe: Massive zylindrische Stäbe (Durchmesser 2-50 mm) – werden für GTAW-Zusatzwerkstoffe und die Herstellung von Kleinkomponenten wie Pumpenwellen und Instrumentensonden in Kraftwerken verwendet.

Rohr und Rohr: Nahtloses Rohr (Außendurchmesser 4-150 mm, Wandstärke 0,5-10 mm) und Rohr (NPS 1/2-12) – kritisch für Motorkühlmittelleitungen, Wärmetauscherrohre und Brennstoffleitungen für Industrieöfen.

Folie: Ultradünne Bleche (Dicke 0,012-0,1 mm) – werden als thermische Barrieren in elektronischen Bauteilen und dünne Dichtungen in Präzisionsinstrumenten verwendet, die mäßiger Hitze ausgesetzt sind.

Bleche und Bleche: Bleche (Dicke 3-50 mm) und Bleche (Dicke 0,2-3 mm) – werden zu Gasturbinen-Verbrennungsauskleidungen, Kesselkomponenten und Industrieofenwänden verarbeitet.

Band: Schmale, flache Bänder (Dicke 0,07-2 mm, Breite 2-50 mm) – werden für Präzisionskomponenten wie Wärmetauscherlamellen, elektrische Kontakte und Dichtungsringe in Hochtemperaturmaschinen verwendet.

Schmiedematerial: Knüppel und Barren (Größen bis 500×500 mm) – warmgeschmiedet zu komplexen Formen (z. B. Turbinenscheiben, Motorgehäuse), die eine hohe Festigkeit und thermische Stabilität erfordern.

Anträge

Die außergewöhnliche Ausgewogenheit zwischen Hochtemperaturfestigkeit, Verarbeitbarkeit und Wirtschaftlichkeit der Legierung 901 (Incoloy 901 Wire, UNS N09901) macht sie zu einem Grundnahrungsmittel in Branchen, die zuverlässige Leistung bei mittleren bis hohen Temperaturen:

Luft- und Raumfahrt & Luft- und Raumfahrt

Gasturbinentriebwerke: Verdichterschaufeln (Stangen-/Schmiedematerial), Verbrennungsauskleidungen (Bleche/Bleche) und Kühlmittelrohre (Rohr) – hält Temperaturen von 500-650 °C und zyklischer Belastung durch den Motor stand Start-Stopp-Zyklen.

Flugzeugstrukturkomponenten: Hochfeste Befestigungselemente (Stangen/Draht) und Motorhalterungen (Schmiedematerial) – gleicht Festigkeit und Gewicht für die Integration von Flugzeugzelle und Motor aus.

Auxiliary Power Units (APUs): Wärmetauscherplatten (Blech) und Kraftstoffleitungen (Rohr) – widerstehen Hochtemperaturdampf und Nebenprodukten bei der Verbrennung von Kraftstoffen.

Stromerzeugung

Gas-/Dampfturbinen: Warmteilkomponenten (Blech-/Schmiedematerial) und Wärmetauscherrohre (Rohr) – halten moderaten Temperaturen (500-600 °C) und zyklischer Belastung in Kraftwerken stand.

Müllverbrennungsanlagen: Ofenwände (Platte) und Komponenten für die Rauchgaswärmerückgewinnung (Blech) – widerstehen Oxidation und leichter Korrosion durch Rauchgase.

Geothermie: Bohrlochkopfrohr (Rohr) – widersteht geothermischen Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen (bis zu 200 °C) und leichter Verkalkung.

Industrie & Fertigung

Hochtemperaturöfen: Ofenauskleidungen (Platte), Heizelementhalterungen (Stange) und Thermoelementummantelungen (Rohr) – arbeitet zuverlässig in Ofenatmosphären von 500-650 °C.

Chemische Verarbeitung: Reaktoreinbauten (Stange/Platte) und Wärmetauscherrohre (Rohr) – beständig gegen Hochtemperaturdampf und milde organische Chemikalien.

Metallurgische Verarbeitung: Wärmebehandlungsvorrichtungen (Schmiedematerial/-stange) – behält Form und Festigkeit während der Metallglühzyklen (bis zu 600 °C) bei.

Spezialisierte Anwendungen nach Formular

Draht: Schweißzusatz für Gasturbinenkomponenten; Präzisionsfedern in Motorsteuerungssystemen.

Rohr/Platte: Motorkühlmittelleitungen und Verbrennungsauskleidungen für Gasturbinen.

Stangen-/Schmiedematerial: Verdichterschaufeln und Turbinenscheiben für die Luft- und Raumfahrt und Energieerzeugung.

Streifen/Blech: Lamellen von Wärmetauschern und Wandpaneele für Industrieöfen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Legierung 901 (Incoloy 901 Draht, UNS N09901) – erhältlich in Formen von Stangen und Drähten bis hin zu Blech- und Schmiedematerial – eine kritische Nische für Anwendungen mit mittleren bis hohen Temperaturen füllt, bei denen Festigkeit, Verarbeitbarkeit und Wirtschaftlichkeit sind gleichermaßen wichtig. Seine vielfältigen Produktformen und ausgewogenen Eigenschaften machen es zu einem vertrauenswürdigen Material in der Luft- und Raumfahrt, der Energieerzeugung und der Industrie, das eine zuverlässige Leistung in Komponenten ermöglicht, die zyklische thermische Beanspruchung und mechanische Belastungen.

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 984-Gallonen-Flüssigkeitsbehältern verpackt. Spezielle Verpackungen sind auf Anfrage erhältlich.