Сплав 907,Incoloy 907 Другие/Похожие характеристики,UNS N19907

Сплав 907, проволока Incoloy 907, UNS N19907

Сплав 909 (проволока Инколой 909, UNS N19909) - Введение с составом, свойствами, применением и формами продукта

Сплав 909, коммерчески известный как Incoloy 909 и обозначенный UNS N19909, представляет собой дисперсионно-упрочняющий никель-железо-кобальтовый суперсплав, специально разработанный для низкого теплового расширения и исключительной высокотемпературной прочности. В отличие от традиционных коррозионно-ориентированных жаропрочных сплавов, он оптимизирован для применений, требующих стабильности размеров при экстремальных термических циклах — от криогенных температур до повышенных температур, что делает его критически важным материалом в аэрокосмической, оборонной и передовой энергетической отраслях. 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. Incoloy 909 Wire, в частности, выделяется своим равномерным низким тепловым расширением и точностью, что делает его идеальным для сварки, производства пружин и сложных компонентов в ракетных двигателях и спутниковых конструкциях. Ниже приведен подробный обзор его химического состава, ключевых свойств, практического применения и доступных форм продукции.

Химический состав

Точно сбалансированный химический состав сплава 909 (Incoloy 909, UNS N19909) является основой его сверхнизкого теплового расширения и высокотемпературной прочности. Типичный состав (по весу) следующий:

Никель (Ni): 38-42% (основной матричный элемент, позволяющий осаждать упрочняющие фазы и обеспечивающий базовую пластичность; также повышает ударную вязкость при низких температурах)

Железо (Fe): 34-38% (уравновешивает плотность и стоимость сплава при работе с никель-кобальтом для подавления теплового расширения; улучшает технологичность для формовки проволоки и листов)

Кобальт (Co): 18-22% (ключевой фактор сверхнизкого теплового расширения — образует «термически компенсированную» матрицу с никелем и железом, минимизируя изменения размеров при колебаниях температуры)

Ниобий (Nb) + титан (Ti): 4,5-5,5% (в совокупности; Nb: 3,0-4,0%, Ti: 1,5-2,0%) — образуют гамма-двойное простое (γ'') интерметаллидное осадок при старении, обеспечивая исключительную высокотемпературную прочность без увеличения теплового расширения

Алюминий (Al): 0,1-0,5% (очищает γ'' осадки, повышая прочность при повышенных температурах при сохранении пластичности)

Углерод (C): ≤ 0,03% (сведен к минимуму для предотвращения образования карбида, который может увеличить тепловое расширение и вызвать охрупчивание на границе зерна)

Кремний (Si): ≤ 0,3% (способствует окислению во время производства без ущерба для свойств низкого теплового расширения)

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

Фосфор (P): ≤ 0,015% (строго ограничен во избежание охрупчивания на границе зерен, критически важен для криогенных и высоконагруженных применений)

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

Бор (B): 0,002-0,008% (укрепляет границы зерен, улучшая сопротивление ползучести при высоких температурах без изменения теплового расширения)

Эта специально разработанная смесь, ориентированная на никель-железо-кобальт для низкого теплового расширения и ниобий-титан для прочности, обеспечивает уникальные характеристики сплава 909 «стабильность размеров + высокая прочность».

Основные свойства

Сплав 909 (Incoloy 909 Wire, UNS N19909) и его различные формы демонстрируют исключительные свойства, предназначенные для термоциклирования и сред с высокими нагрузками:

Механические свойства (состаренное состояние, 705°C/1300°F в течение 8 часов + 620°C/1150°F в течение 8 часов)

Прочность на разрыв: 1240-1450 МПа (180 000-210 000 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~965 МПа (140 000 фунтов на кв. дюйм) при 650 °C (1200 °F)

Предел текучести (смещение 0,2%): 1035-1240 МПа (150 000-180 000 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~895 МПа (130 000 фунтов на кв. дюйм) при 650 °C (1200 °F)

Относительное удлинение (в 50 мм): 12-20% (отличная пластичность для холодной штамповки, например, для изгибания проволоки в прецизионные пружины, формовки листа в сателлитные компоненты)

Уменьшение площади: 25-35% (превосходная ударная вязкость, устойчивость к разрушению при термическом циклировании и механических нагрузках)

Твердость: 38-44 HRC (твердость по Роквеллу) при комнатной температуре; поддерживает ~32 HRC при 650°C (1200°F)

Тепловое расширение (основное преимущество)

Коэффициент теплового расширения (КЛТР): сверхнизкий и стабильный в широком диапазоне температур:

20-300°C (68-572°F): 4,0-5,5 мкм/(м·K) (1/3 нержавеющей стали 316; 1/2 нержавеющей стали 925 пробы)

20-650°C (68-1200°F): 5,5-7,0 мкм/(м·K) (минимальное увеличение даже при повышенных температурах, обеспечение стабильности размеров)

Криогенный (от -270 °C / -454 °F до 20 °C / 68 °F): КЛТР остается близким к нулю, что позволяет избежать хрупкого разрушения при низких температурах

Свойства при высоких температурах

Постоянная рабочая температура: до 700 ° C (1292 ° F) (сохраняет прочность и низкое тепловое расширение; кратковременное воздействие до 800 ° C / 1472 ° F)

Сопротивление ползучести: исключительный для сплава с низким уровнем КЛТР — 1000-часовая прочность на разрыв при ползучести ~480 МПа (70 000 фунтов на квадратный дюйм) при 650 °C (1200 °F) (превосходит большинство сталей с низкой кратностью)

Термическая усталостная прочность: выдерживает 10 000+ тепловых циклов (например, от -196°C / -321 °F до 650 °C / 1200 °F) без растрескивания, что критически важно для ракетных двигателей и компонентов турбин

Низкотемпературные и коррозионные свойства

Криогенная ударная вязкость: сохраняет пластичность при -270 ° C (-454 ° F) (без хрупкого перехода, подходит для СПГ и космических применений)

Общая коррозионная стойкость: умеренная стойкость к атмосферной влаге, промышленному пару и слабым кислотам (ориентирована на термические характеристики по сравнению с экстремальной коррозионной стойкостью; дополнительные покрытия используются для суровых химических сред)

Физические свойства

Плотность: 8,2 г/см³ (0,296 фунта/дюйм³) (выше, чем у сталей с низкой кратностью, но сбалансирована превосходной прочностью)

Теплопроводность: 11,5 Вт/(м·К) при 20°C (68°F); увеличивается до 18,5 Вт/(м·К) при 650 °C (1200 °F) (контролируемая теплопередача для компонентов терморегулирования)

Модуль упругости: 210 ГПа (30 500 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; снижается до ~180 ГПа (26 100 ksi) при 650°C (1200°F)

Температура плавления: 1340-1390 °C (2444-2534 °F)

Формы продукции

Сплав 909 (Incoloy 909, UNS N19909) изготавливается в различных формах для специализированных термоциклических и высоконагруженных применений:

Пруток: Круглый пруток (диаметр 8-200 мм) и Плоский пруток (толщина 6-100 мм, ширина 25-500 мм) — идеально подходит для механической обработки сопел ракетных двигателей, дисков турбин и высокоточного крепежа.

Лента: Тонкие, плоские полосы (толщина 0,08-0,9 мм, ширина 4-90 мм) — используются в термических напыляемых покрытиях для стабильности размеров на металлических подложках и гибких уплотнителях для высокотемпературных камер.

Проволока: Incoloy 909 Wire (диаметры 0,4-6 мм) — служит в качестве сварочного присадочного металла для соединения компонентов 909, в качестве прецизионных пружин в механизмах раскрытия спутников, а также в качестве сенсорных проводов в криогенных системах.

Стержни: Цельные цилиндрические стержни (диаметр 3-50 мм) — используются для присадочного металла GTAW и изготовления мелких деталей, таких как штоки клапанов и измерительные щупы в термоциклических средах.

Труба и труба: бесшовная труба (внешний диаметр 5-150 мм, толщина стенки 0,6-10 мм) — критически важна для транспортировки высокотемпературных жидкостей (например, топливопроводов ракет, труб охлаждения турбин), требующих стабильности размеров.

Фольга: ультратонкие листы (толщина 0,015-0,1 мм) — используются в качестве тепловых барьеров в электронных компонентах и тонких прокладок в прецизионных приборах, подверженных температурным колебаниям.

Лист и лист: Лист (толщина 4-50 мм) и лист (толщина 0,3-4 мм) — изготавливаются из конструкционных панелей спутников, вкладышей для сгорания ракетных двигателей и теплозащитных экранов турбин.

Полоса: узкие плоские полосы (толщина 0,08-2 мм, ширина 3-50 мм) — используются для прецизионных компонентов, таких как ребра теплообменника, электрические контакты и уплотнительные кольца в системах термоциклирования.

Поковочный материал: заготовки и слитки (размером до 600×600 мм) — горячештампуемые в сложные формы (например, роторы турбин, корпуса ракетных двигателей), требующие низкого теплового расширения и высокой прочности.

Приложений

Исключительное низкое тепловое расширение и высокотемпературная прочность сплава 909 (Incoloy 909 Wire, UNS N19909) делают его незаменимым в отраслях, где стабильность размеров при термоциклировании имеет решающее значение:

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Ракетные и ракетные двигатели: вкладыши сгорания (пластина/лист), сопла (прутковый материал) и топливопроводы (трубка) — выдерживает экстремальные термоциклы (криогенное топливо до 1000°C+ выхлопа) без деформации.

Спутники и космические аппараты: конструкционные панели (листы), пружины развертывания (проволока) и антенные опоры (стержни) — поддерживают точность размеров при экстремальных перепадах температур в космосе (от -270°C до 120°C).

Реактивные двигатели: компоненты турбин высокого давления (поковка/пластина) — устойчивы к термической усталости от циклов пуска-остановки двигателя и сохраняют прочность при 650-700°C.

Продвинутая энергетика

Ядерный синтез: Компоненты, обращенные к плазме (пластина) — выдерживает термический циклический цикл между криогенным охлаждением и экспозицией плазмы при температуре 600°C, сохраняя при этом форму.

Промышленность СПГ: Футеровка криогенных резервуаров для хранения (лист/фольга) и передаточные трубы (трубы) — сохраняет пластичность при -162°C (точка кипения СПГ) и сводит к минимуму расширение/сжатие во время наполнения/опорожнения.

Технология турбин: Трубы теплообменника (трубка) и диски ротора (поковочный материал) — обеспечивает стабильность размеров в газовых турбинах комбинированного цикла (ПГУ) с частыми перепадами температур.

Точное машиностроение

Производство полупроводников: Оборудование для обработки пластин (пластина/полоса) — поддерживает точность в камерах высокотемпературного отжига с жесткими допусками по размерам.

Метрологические инструменты: калибровочные стандарты (бар) — сверхнизкий КЛТР обеспечивает точность во всех температурных диапазонах промышленных измерительных систем.

Специализированные приложения по формам

Проволока: Сварочный присадочный металл для компонентов ракетных двигателей; прецизионные пружины в механизмах раскрытия спутников.

Пластина/лист: Конструкционные панели спутников и вкладыши для сгорания ракетных двигателей.

Трубный/поковочный материал: Ракетные топливопроводы и роторы турбин, требующие стабильности размеров.

Полоса/Фольга: Тепловые барьеры в электронике и криогенные прокладки.

Таким образом, сплав 909 (Incoloy 909 Wire, UNS N19909) — доступный в формах от прутков и проволоки до листов и ковки — меняет представление о характеристиках для термоциклических применений. Его уникальное низкое тепловое расширение и высокая прочность позволяют внедрять инновации в аэрокосмической, космической и энергетической отраслях, где традиционные материалы не могут поддерживать стабильность размеров. Этот материал выбирают инженеры, стремящиеся устранить термические отказы и обеспечить долгосрочную точность.

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 1004 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.