Ötvözet 907, Incoloy 907 fólia, alátét, UNS N19907

Ötvözet 907, Incoloy 907 huzal, UNS N19907

Alloy 909 (Incoloy 909 huzal, UNS N19909) - Bevezetés összetétellel, tulajdonságokkal, alkalmazásokkal és termékformákkal

A 909-es ötvözet, kereskedelmi nevén Incoloy 909 és az UNS N19909 jelöléssel rendelkezik, egy csapadékkeményedő nikkel-vas-kobalt szuperötvözet, amelyet egyedülállóan alacsony hőtágulásra és kivételesen magas hőmérsékleti szilárdságra terveztek. A hagyományos korrózió-fókuszú szuperötvözetekkel ellentétben olyan alkalmazásokhoz optimalizálták, amelyek szélsőséges termikus ciklusban méretstabilitást igényelnek – a kriogén hőmérséklettől a megnövekedett hőig –, így kritikus anyag a repülőgépiparban, a védelemben és a fejlett energiaszektorban. Széles körű formákban kapható a különféle ipari igények kielégítésére, beleértve a rudat (kerek rúd, lapos rúd), szalagot, huzalt, rudakat, csöveket, csöveket, fóliákat, lemezeket, lemezeket, szalagokat és kovácsolt anyagokat. Az Incoloy 909 Wire különösen egyenletes alacsony hőtágulásával és pontosságával tűnik ki, így ideális hegesztéshez, rugógyártáshoz, valamint rakétahajtóművek és műholdszerkezetek bonyolult alkatrészeihez. Az alábbiakban részletes áttekintést adunk kémiai összetételéről, legfontosabb tulajdonságairól, gyakorlati alkalmazásairól és elérhető termékformáiról.

Kémiai összetétel

A 909-es ötvözet (Incoloy 909, UNS N19909) precízen kiegyensúlyozott kémiai összetétele az alapja az ultraalacsony hőtágulásnak és a magas hőmérsékleti szilárdságnak. A tipikus összetétel (tömeg szerint) a következő:

Nikkel (Ni): 38-42% (az elsődleges mátrixelem, amely lehetővé teszi a szilárdsági fázisok kicsapódását és biztosítja az alapvonal hajlékonyságát; alacsony hőmérsékleten is fokozza a szívósságot)

Vas (Fe): 34-38% (kiegyensúlyozza az ötvözet sűrűségét és költségét, miközben nikkel-kobalttal dolgozik a hőtágulás elnyomása érdekében; javítja a gyárthatóságot huzal- és lemezformázáshoz)

Kobalt (Co): 18-22% (az ultraalacsony hőtágulás kulcstényezője – "termikusan kompenzált" mátrixot képez nikkelrel és vassal, minimalizálva a hőmérséklet-ingadozások hatására bekövetkező méretváltozásokat)

Nióbium (Nb) + titán (Ti): 4,5-5,5% (kombinált; Nb: 3,0-4,0%, Ti: 1,5-2,0%) - az öregedés során gamma-kettős prím (γ'') intermetallikus kicsapódásokat képeznek, kivételes magas hőmérsékleti szilárdságot biztosítva a hőtágulás növelése nélkül

Alumínium (Al): 0,1-0,5% (finomítja γ "csapadékot, növeli a szilárdságot magas hőmérsékleten, miközben megőrzi a hajlékonyságot)

Szén (C): ≤ 0,03% (minimalizálva a keményfémképződés megakadályozása érdekében, ami növelheti a hőtágulást és a szemcsehatár ridegségét okozhatja)

Szilícium (Si): ≤ 0,3% (segíti a deoxidációt a gyártás során az alacsony hőtágulási tulajdonságok veszélyeztetése nélkül)

Mangán (Mn): ≤ 0,5% (javítja a melegen megmunkálhatóságot, lehetővé téve a vékony formák, például huzal és fólia gyártását)

Foszfor (P): ≤ 0,015% (szigorúan korlátozott a szemcsehatárok ridegségének elkerülése érdekében, kritikus fontosságú a kriogén és nagy igénybevételű alkalmazásokhoz)

Kén (S): ≤ 0,01% (minimálisra csökkentve a jó hajlékonyság és a feszültségkorróziós repedésekkel szembeni ellenállás biztosítása érdekében termikus ciklus során)

Bór (B): 0,002-0,008% (erősíti a szemcsehatárokat, javítja a kúszási ellenállást magas hőmérsékleten a hőtágulás megváltoztatása nélkül)

Ez a mérnöki keverék – amely a nikkel-vas-kobaltra összpontosít az alacsony hőtágulás érdekében és a nióbium-titánra a szilárdság érdekében – biztosítja az Alloy 909 egyedülálló "méretstabilitás + nagy szilárdság" teljesítményét.

Főbb tulajdonságok

A 909-es ötvözet (Incoloy 909 huzal, UNS N19909) és különböző formái kivételes tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a termikus ciklusokhoz és a nagy igénybevételnek kitett környezetekhez igazodnak:

Mechanikai tulajdonságok (öregedett állapot, 705 °C / 1300 °F 8 órán keresztül + 620 °C / 1150 °F 8 órán keresztül)

Szakítószilárdság: 1240-1450 MPa (180 000-210 000 psi) szobahőmérsékleten; megtartja a ~965 MPa (140 000 psi) hőmérsékletet 650 °C-on (1200 °F)

Folyáshatár (0,2% eltolás): 1035-1240 MPa (150 000-180 000 psi) szobahőmérsékleten; megtartja a ~895 MPa (130 000 psi) hőmérsékletet 650 °C-on (1200 °F)

Nyúlás (50 mm-ben): 12-20% (kiváló hajlékonyság hidegalakításhoz – pl. huzal hajlítása precíziós rugókká, lemez formázása műholdas alkatrészekké)

Területcsökkentés: 25-35% (kiváló szívósság, ellenáll a törésnek termikus ciklus és mechanikai igénybevétel esetén)

Keménység: 38-44 HRC (Rockwell-keménység) szobahőmérsékleten; fenntartja a ~32 HRC-t 650 °C-on (1200 °F)

Hőtágulás (magelőny)

Hőtágulási együttható (CTE): Rendkívül alacsony és stabil széles hőmérsékleti tartományban:

20-300 °C (68-572 °F): 4,0-5,5 μm/(m·K) (a 316 rozsdamentes acél 1/3-a; az Incoloy 925 1/2-e)

20-650 °C (68-1200 °F): 5,5-7,0 μm/(m·K) (minimális növekedés még magas hőmérsékleten is, méretstabilitás biztosításával)

Kriogén (-270 °C/-454 °F és 20 °C/68 °F között): A CTE közel nulla marad, elkerülve a törékeny törést alacsony hőmérsékletű alkalmazásokban

Magas hőmérsékletű tulajdonságok

Folyamatos üzemi hőmérséklet: 700 °C-ig (1292 °F) (fenntartja az erősséget és az alacsony hőtágulást; rövid távú expozíció 800 °C-ig/1472 °F-ig)

Kúszásállóság: Kivételes alacsony CTE-tartalmú ötvözetnél – 1000 órás kúszási szakítószilárdság ~480 MPa (70 000 psi) 650 °C-on (1200 °F) (felülmúlja a legtöbb alacsony tágulású acélt)

Termikus fáradtságállóság: 10 000+ hőciklust (pl. -196 °C/-321 °F és 650 °C/1200 °F) ellenáll repedés nélkül, kritikus fontosságú a rakétahajtóművek és a turbinaalkatrészek számára

Alacsony hőmérséklet és korróziós tulajdonságok

Kriogén szívósság: -270 °C-on (-454 °F) megtartja a hajlékonyságot (nincs törékeny átmenet, alkalmas LNG- és űralkalmazásokhoz)

Általános korrózió: Mérsékelt ellenállás a légköri nedvességgel, az ipari gőzzel és az enyhe savakkal szemben (a hőteljesítményre összpontosít az extrém korrózióállósággal szemben; zord vegyi környezetekhez használt kiegészítő bevonatok)

Fizikai tulajdonságok

Sűrűség: 8,2 g/cm³ (0,296 lb/in³) (nagyobb, mint az alacsony tágulású acélok, de a kiváló szilárdság kiegyensúlyozza)

Hővezető képesség: 11,5 W/(m·K) 20°C-on (68°F); 18,5 W/(m·K) 650 °C-on (1200 °F) (szabályozott hőátadás a hőkezelő alkatrészekhez)

Rugalmassági modulus: 210 GPa (30 500 ksi) szobahőmérsékleten; ~180 GPa-ra (26 100 ksi) csökken 650 °C-on (1200 °F)

Olvadáspont: 1340-1390 ° C (2444-2534 ° F)

Termékűrlapok

A 909-es ötvözetet (Incoloy 909, UNS N19909) sokféle formában gyártják, hogy megfeleljen a speciális termikus ciklusoknak és a nagy igénybevételnek kitett alkalmazásoknak:

Rúd: Kerek rúd (átmérő 8-200 mm) és lapos rúd (vastagság 6-100 mm, szélesség 25-500 mm) - ideális rakétamotor-fúvókák, turbinatárcsák és nagy pontosságú kötőelemek megmunkálásához.

Szalag: Vékony, lapos csíkok (vastagság 0,08-0,9 mm, szélesség 4-90 mm) - termikus szóróbevonatokban használják a fém felületek méretstabilitása és a magas hőmérsékletű kamrák rugalmas tömítései érdekében.

Huzal: Incoloy 909 huzal (átmérő 0,4-6 mm) - hegesztő töltőanyagként szolgál a 909 alkatrészek összekapcsolásához, precíziós rugóként a műholdas telepítési mechanizmusokban, és érzékelőhuzalként kriogén rendszerekben.

Rudak: Tömör hengeres rudak (átmérő 3-50 mm) – GTAW töltőfémhez és kis alkatrészek, például szelepszárak és műszerszondák gyártásához használják termikus ciklusú környezetben.

Cső és cső: Varrat nélküli cső (külső átmérő 5-150 mm, falvastagság 0,6-10 mm) - kritikus fontosságú a magas hőmérsékletű folyadékszállításhoz (pl. rakéta-üzemanyag-vezetékek, turbina hűtőcsövek), amelyek méretstabilitást igényelnek.

Fólia: Ultravékony lemezek (vastagság 0,015-0,1 mm) – hőgátként használják az elektronikus alkatrészekben és vékony tömítésként a precíziós műszerekben, amelyek hőmérséklet-ingadozásnak vannak kitéve.

Lemez és lemez: Lemez (vastagság 4-50 mm) és lemez (vastagság 0,3-4 mm) - műholdas szerkezeti panelekké, rakétahajtómű-bélésekbe és turbina hőpajzsokká készül.

Szalag: Keskeny, lapos szalagok (vastagság 0,08-2 mm, szélesség 3-50 mm) - precíziós alkatrészekhez, például hőcserélő bordákhoz, elektromos érintkezőkhöz és tömítőgyűrűkhöz használják a termikus ciklusú rendszerekben.

Kovácsolt állomány: Tuskók és tuskók (600×600 mm-es méretig) – melegen kovácsolva összetett formákba (pl. turbinarotorok, rakétahajtómű-házak), amelyek alacsony hőtágulást és nagy szilárdságot igényelnek.

Alkalmazások

Az ötvözet 909 (Incoloy 909 huzal, UNS N19909) kivételesen alacsony hőtágulása és magas hőmérsékleti szilárdsága pótolhatatlanná teszi azokban az iparágakban, ahol a termikus ciklus alatti méretstabilitás kritikus fontosságú:

Repülés és védelem

Rakéta- és rakétahajtóművek: Égési bélések (lemez/lemez), fúvókák (rúd/kovácsolt szár) és üzemanyag-vezetékek (cső) - ellenáll az extrém hőciklusoknak (kriogén hajtóanyagok 1000°C+ kipufogóig) vetemedés nélkül.

Műholdak és űrhajók: Szerkezeti panelek (lap), kioldó rugók (huzal) és antennatartók (rúd) – fenntartják a méretpontosságot az űr szélsőséges hőmérséklet-ingadozásaiban (-270 °C és 120 °C között).

Sugárhajtóművek: Nagynyomású turbinaalkatrészek (kovácsolt állomány/lemez) – ellenáll a motor indítási-leállítási ciklusaiból származó hőfáradtságnak, és 650-700 °C-on is megtartja szilárdságát.

Fejlett energia

Nukleáris fúzió: Plazmával néző komponensek (lemez) - ellenáll a kriogén hűtés és a 600 °C-os plazmaexpozíció közötti termikus ciklusnak, miközben megőrzi alakját.

LNG-ipar: Kriogén tárolótartály-bélések (lemez/fólia) és szállítócsövek (cső) - -162 °C-on (LNG forráspont) megőrzi a hajlékonyságot, és minimalizálja a tágulást/összehúzódást a töltés/ürítés során.

Turbinatechnológia: Hőcserélő csövek (csövek) és rotortárcsák (kovácsolt állomány) – biztosítják a méretstabilitást kombinált ciklusú gázturbinákban (CCGT) gyakori hőmérséklet-változások mellett.

Finommechanika

Félvezetőgyártás: Ostyafeldolgozó berendezés (lemez/szalag) - fenntartja a pontosságot a magas hőmérsékletű lágyító kamrákban, szűk mérettűrésekkel.

Méréstechnikai eszközök: Kalibrációs szabványok (bar) – az ultraalacsony CTE biztosítja a pontosságot az ipari mérőrendszerek hőmérsékleti tartományaiban.

Speciális alkalmazások űrlap szerint

Huzal: Hegesztő töltőanyag rakétahajtómű alkatrészekhez; precíziós rugók a műholdas telepítési mechanizmusokban.

Lemez/lap: Műholdas szerkezeti panelek és rakétahajtóművek égési bélései.

Cső/kovácsolt készlet: Rakéta üzemanyag-vezetékek és turbina rotorok, amelyek méretstabilitást igényelnek.

Szalag/fólia: Hőkorlátok az elektronikában és a kriogén tömítésekben.

Összefoglalva, az ötvözet 909 (Incoloy 909 huzal, UNS N19909) – amely a rúdtól és a huzaltól a lemezig és a kovácsolt anyagig terjedő formában kapható – újradefiniálja a teljesítményt a termikus ciklusos alkalmazásokhoz. Egyedülálló alacsony hőtágulása és nagy szilárdsága lehetővé teszi az innovációkat a repülőgépiparban, az űrkutatásban és az energetikában, ahol a hagyományos anyagok nem képesek fenntartani a méretstabilitást. Ez a választott anyag azoknak a mérnököknek, akik a hő okozta meghibásodások kiküszöbölésére és a hosszú távú pontosság biztosítására törekszenek.

Csomagolás Szabványos csomagolás:

A tipikus ömlesztett csomagolás 5 gallon/25 kg raklapos műanyagot tartalmaz. vödrök, szál- és acélhordók 1 tonnás szuperzsákokig teljes konténerben (FCL) vagy teherautó-rakományban (T/L). A kutatási és mintamennyiségek, valamint a higroszkópos, oxidáló vagy egyéb levegőre érzékeny anyagok argon vagy vákuum alá csomagolhatók. Az oldatokat polipropilén, műanyag vagy üvegedényekbe csomagolják, raklapos 1005 gallonos folyékony tartályokig Kérésre speciális csomag áll rendelkezésre.