Сплав 907, Incoloy 907 Strip, UNS N19907

Сплав 907, проволока Incoloy 907, UNS N19907

Сплав 909 (проволока Incoloy 909, UNS N19909) — введение с описанием состава, свойств, применения и форм продукции

Сплав 909, коммерчески известный как Incoloy 909 и обозначаемый UNS N19909, представляет собой суперсплав из никеля, железа и кобальта для осадков, уникально разработанного для низкого теплового расширения и исключительной прочности на высокие температуры. В отличие от традиционных суперсплавов, ориентированных на коррозию, он оптимизирован для применений, требующих стабильности размеров при экстремальных тепловых циклах — от криогенных температур до повышенного тепла — что делает его критически важным материалом в аэрокосмической, оборонной и передовой энергетике. Он доступен в широком спектре форм для удовлетворения различных промышленных потребностей, включая пруток (круглый прут, плоский), ленточные, проволочные, стержни, трубы, трубы, фольгу, пластины, листы, полосу и ковочный 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 приведён подробный обзор его химического состава, ключевых свойств, практических применений и доступных форм продукта.

Химический состав

Точно сбалансированный химический состав сплава 909 (Incoloy 909, UNS N19909) лежит в основе его ультранизкого теплового расширения и устойчивости на высокие температуры. Типичный состав (по весу) выглядит следующим образом:

Никель (Ni): 38-42% (основной матриксный элемент, позволяющий осадить фазы укрепления и обеспечивающий базовую пластичность; также повышает выносливость при низких температурах)

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

Кобальт (Co): 18-22% (ключевой фактор ультранизкого теплового расширения — образует «термически компенсированную» матрицу из никеля и железа, минимизируя изменения размеров при колебаниях температуры)

Ниобий (Nb) + титан (Ti): 4,5-5,5% (в комбинированном составе; Примечание: 3,0-4,0%, Ti: 1,5-2,0% — образуют гамма-двойной прайм (γ'') интерметаллические осадки при старении, обеспечивающие исключительную температурную прочность без увеличения теплового расширения

Алюминий (Al): 0,1-0,5% (рафинирует осаждение γ'', усиливая прочность при повышенных температурах при сохранении пластичности)

Углерод (C): ≤ 0,03% (минимизировано для предотвращения образования карбида, что может увеличить термическое расширение и вызвать хрупкость границы зерна)

Кремний (Si): ≤ 0,3% (способствует окислению во время производства без ущерба низкой термической экспансии)

Марганец (Миннесота): ≤ 0,5% (повышает температурную обработку, позволяя производить тонкие формы, такие как проволока и фольга)

Фосфор (P): ≤ 0,015% (строго ограничено, чтобы избежать хрупкости границы зерна, критично для криогенных и высокострессовых применений)

Сера (S): ≤ 0,01% (минимизировано для обеспечения хорошей пластичности и устойчивости к коррозионным трещинам при термическом цикле)

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

Эта инженерная смесь — ориентированная на никель-железо-кобальт для низкого теплового расширения и ниобий-титан для прочности — обеспечивает уникальную производительность Alloy 909 «размерная стабильность + высокая прочность».

Ключевые свойства

Сплав 909 (Incoloy 909 Wire, UNS N19909) и его различные формы обладают исключительными свойствами, адаптированными для термических циклов и высокострессовых условий:

Механические свойства (старение: 705°C/1300°F в течение 8 часов + 620°C/1150°F в течение 8 часов)

Прочность на растяжение: 1240-1450 МПа (180 000–210 000 psi) при комнатной температуре; сохраняет ~965 МПа (140 000 psi) при 650°C (1200°F)

Предел текучести (смещение 0,2%): 1035–1240 МПа (150 000–180 000 psi) при комнатной температуре; сохраняет ~895 МПа (130 000 psi) при 650°C (1200°F)

Удлинение (в 50 мм): 12-20% (отличная пластичность для холодного формования — например, для изгиба проволоки в точные пружины, формирование листа в сателлитные компоненты)

Уменьшение площади: 25-35% (превосходная прочность, устойчивость к разрушению при термическом цикле и механических нагрузках)

Твёрдость: 38-44 HRC (твёрдость Роквелла) при комнатной температуре; поддерживает ~32 HRC при 650°C (1200°F)

Тепловое расширение (преимущество ядра)

Коэффициент теплового расширения (CTE): Ультранизкий и стабильный в широком диапазоне температур:

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

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

Криогенная (-270°C/-454°F до 20°C/68°F): CTE остаётся близкой к нулю, что позволяет избежать хрупкого разрушения при низкотемпературных приложениях

Высокотемпературные свойства

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

Устойчивость к ползучести: исключительно для сплава с низким содержанием CTE — прочность на полизучую прочность при разрыве 1000 часов ~480 МПа (70 000 psi) при 650°C (1200°F) (превосходит большинство сталей с низким расширением)

Термическая усталость: Выдерживает 10 000+ термических циклов (например, -196°C/-321°F до 650°C/1200°F) без трещин, что критически важно для ракетных двигателей и компонентов турбин

Низкотемпературные и коррозионные свойства

Криогенная прочность: сохраняет пластичность при -270°C (-454°F) (без хрупкости, подходит для СПГ и космических применений)

Общая коррозия: умеренная устойчивость к атмосферной влаге, промышленному пару и мягким кислотам (с акцентом на тепловые характеристики по сравнению с экстремальной коррозионной устойчивостью; дополнительные покрытия, используемые в суровых химических условиях)

Физические свойства

Плотность: 8,2 г/см³ (0,296 фунта/дюйм³) (выше, чем у сталей с низким уровнем расширения, но уравновешивается 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) (контролируемый теплообмен для компонентов терморегулирования)

Модуль упругости: 210 ГПа (30 500 кси) при комнатной температуре; снижается до ~180 GPa (26 100 кси) при 650°C (1200°F)

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

Формы произведений

Сплав 909 (Incoloy 909, UNS N19909) выпускается в различных вариантах для специализированных термических циклов и высоконагрузочных применений:

Планка: круглая (диаметры 8-200 мм) и плоская (толщина 6-100 мм, ширина 25-500 мм) — идеально подходит для обработки сопел ракетных двигателей, турбинных дисков и высокоточных крепежей.

Лента: тонкие, плоские полосы (толщина 0,08-0,9 мм, ширина 4-90 мм) — используются в термонапыляющих покрытиях для устойчивости размеров на металлических подложках и гибких уплотнений для высокотемпературных камер.

Проволока: Incoloy 909 Wire (диаметры 0,4–6 мм) — служит сварочным металлическим приливом для соединения компонентов 909, точными пружинами в механизмах спутникового развертывания и сенсорными проводами в криогенных системах.

Стержни: цельные цилиндрические стержни (диаметры 3–50 мм) — используются для наполнителя GTAW и производства мелких компонентов, таких как клапанные стержни и приборные зонды, в условиях термического циклирования.

Труба и труба: бесшовная труба (внешний диаметр 5-150 мм, толщина стенки 0,6-10 мм) — критична для высокотемпературного транспорта жидкостей (например, топливные линии ракет, трубки охлаждения турбин), требующая стабильности размеров.

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

Пластина и лист: Лист (толщина 4-50 мм) и лист (толщина 0,3-4 мм) — изготовлены из спутниковых конструктивных панелей, лайнеров для сгорания ракетных двигателей и теплоизоляционных щитков турбин.

Лента: узкие, плоские полосы (толщина 0,08–2 мм, ширина 3–50 мм) — используются для точных компонентов, таких как ребра теплообменника, электрические контакты и уплотнительные кольца в системах термического циклирования.

Ковочный приклад: заготовки и слитки (размеры до 600×600 мм) — горячо кованые в сложные формы (например, роторы турбин, корпуса ракетных двигателей), требующие низкого теплового расширения и высокой прочности.

Применение

Исключительно низкое тепловое расширение и высокотемпературная прочность сплава 909 (Incoloy 909 Wire, UNS N19909) делают его незаменимым в отраслях, где устойчивость размеров при термическом циклировании крайне важна:

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Ракетные и ракетные двигатели: Гильзы сгорания (пластина/лист), сопла (бар/ковочный приклад) и топливные линии (трубы) — выдерживают экстремальные термические циклы (криогенное топливо до 1000°C+ выхлопа) без деформации.

Спутники и космические аппараты: конструктивные панели (лист), пружины для раскрытия (проволока) и опоры антенн (стержня) — обеспечивают точность размеров при экстремальных колебаниях температуры в космосе (от -270°C до 120°C).

Реактивные двигатели: компоненты турбины высокого давления (ковочный материал/пластина) — устойчивы к термической усталости при циклах запуска и остановки двигателя и сохраняют прочность при 650-700°C.

Продвинутая энергия

Ядерный синтез: компоненты, обращённые к плазме (пластины) — выдерживают термические циклы между криогенным охлаждением и воздействием плазмы до 600°C, сохраняя форму.

Промышленность СПГ: Криогенные резервуары для хранения (лист/фольга) и трубы для передачи — сохраняют пластичность при -162°C (температура кипения СПГ) и минимизируют расширение/сжатие во время заполнения/опустошения.

Технология турбин: теплообменные трубки (трубки) и диски ротора (ковочный приклад) — обеспечивают стабильность размеров в газовых турбинах с комбинированным циклом (CCGT) при частых перепадах температуры.

Точная инженерия

Производство полупроводников: оборудование для обработки пластин (пластины/ленты) — обеспечивает точность в камерах высокотемпературного отжига с точными размерными допусками.

Метрологические инструменты: калибровочные стандарты (bar) — ультранизкий CTE обеспечивает точность в различных температурных диапазонах в промышленных измерительных системах.

Специализированные приложения по форме

Проволока: Сварка наполнительного металла для компонентов ракетных двигателей; Точные пружины в механизмах раскрытия спутников.

Пластина/лист: Спутниковые конструктивные панели и лайнеры для сгорания ракетных двигателей.

Трубные/ковочные материалы: Ракетные топливные линии и турбинные роторы, требующие стабильности размеров.

Лента/фольга: термические барьеры в электронике и криогенных прокладках.

В итоге, сплав 909 (Incoloy 909 Wire, UNS N19909) — доступный в вариантах от стержня и проволоки до пластин и ковки — переопределяет характеристики для термических циклических применений. Его уникальное низкое тепловое расширение и высокая прочность позволяют внедрять инновации в аэрокосмической, космической и энергетической сферах, где традиционные материалы не поддерживают стабильность размеров. Это материал выбора для инженеров, стремящихся устранить термические повреждения и обеспечить долгосрочную точность.

Упаковка Стандартная упаковка:

Типичная упаковка оптом включает паллетированный пластик объемом 5 галлонов/25 кг. ведра, волокнистые и стальные бочки до супермешков по 1 тонне в полном контейнере (FCL) или грузовиках (T/L). Исследовательские и пробные количества, а также гигроскопические, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут упаковываться под аргон или вакуум. Решения упаковываются в полипропиленовых, пластиковых или стеклянных банках до паллетированных 1001-галлонных жидких контейнеров. Специальный пакет доступен по запросу.