Aleación 909, Varilla Incoloy 909, UNS N19909

Aleación 909, alambre Incoloy 909, UNS N19909

Aleación 909 (alambre Incoloy 909, UNS N19909) - Introducción con composición, propiedades, aplicaciones y formas de productos

La aleación 909, conocida comercialmente como Incoloy 909 y designada por UNS N19909, es una superaleación de níquel-hierro-cobalto endurecida por precipitación diseñada exclusivamente para una baja expansión térmica y Excepcional resistencia a altas temperaturas. A diferencia de las superaleaciones tradicionales centradas en la corrosión, está optimizada para aplicaciones que requieren estabilidad dimensional bajo ciclos térmicos extremos, desde temperaturas criogénicas hasta temperaturas elevadas calor, lo que lo convierte en un material crítico en los sectores aeroespacial, de defensa y de energía avanzada. Está disponible en una amplia gama de formas para satisfacer diversas necesidades industriales, que incluyen barras (barras redondas, barras planas), cintas, alambres, varillas, tubos, tuberías, láminas, placas, láminas, tiras y forjas . El alambre Incoloy 909, en particular, se destaca por su baja expansión térmica uniforme y precisión, lo que lo hace ideal para soldar, fabricar resortes y componentes intrincados en motores de cohetes y estructuras satelitales. A continuación se muestra una descripción detallada de su composición química, propiedades clave, aplicaciones prácticas y formas de productos disponibles.

Composición química

La composición química equilibrada con precisión de la aleación 909 (Incoloy 909, UNS N19909) es la base de su expansión térmica ultrabaja y resistencia a altas temperaturas. La composición típica (en peso) es la siguiente:

Níquel (Ni): 38-42% (el elemento primario de la matriz, que permite la precipitación de las fases de fortalecimiento y proporciona ductilidad de referencia; también mejora la tenacidad a bajas temperaturas)

Hierro (Fe): 34-38% (equilibra la densidad y el costo de la aleación mientras trabaja con níquel-cobalto para suprimir la expansión térmica; mejora la capacidad de fabricación para la formación de alambres y láminas)

Cobalto (Co): 18-22% (el contribuyente clave a la expansión térmica ultrabaja: forma una matriz "compensada térmicamente" con níquel y hierro, minimizando los cambios dimensionales bajo temperatura fluctuaciones)

Niobio (Nb) + Titanio (Ti): 4,5-5,5% (combinado; Nb: 3.0-4.0%, Ti: 1.5-2.0%) — forman precipitados intermetálicos gamma-doble-primos (γ'') durante el envejecimiento, brindando una resistencia excepcional a altas temperaturas sin aumentar la temperatura expansión

Aluminio (Al): 0.1-0.5% (refina los precipitados de γ'', mejorando la resistencia a temperaturas elevadas y preservando la ductilidad)

Carbono (C): ≤ 0,03% (minimizado para evitar la formación de carburo, lo que podría aumentar la expansión térmica y causar fragilidad en el límite del grano)

Silicio (Si): ≤ 0,3% (ayuda a la desoxidación durante la fabricación sin comprometer las propiedades de baja expansión térmica)

Manganeso (Mn): ≤ 0,5% (mejora la trabajabilidad en caliente, lo que permite la fabricación en formas delgadas como alambre y lámina)

Fósforo (P): ≤ 0,015% (estrictamente limitado para evitar la fragilidad del límite del grano, crítico para aplicaciones criogénicas y de alto estrés)

Azufre (S): ≤ 0,01% (minimizado para garantizar una buena ductilidad y resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión bajo ciclos térmicos)

Boro (B): 0,002-0,008% (refuerza los límites del grano, mejorando la resistencia a la fluencia a altas temperaturas sin alterar la expansión térmica)

Esta mezcla de ingeniería, centrada en níquel-hierro-cobalto para una baja expansión térmica y niobio-titanio para resistencia, ofrece la "estabilidad dimensional + alta resistencia" única de la aleación 909 rendimiento.

Propiedades clave

La aleación 909 (alambre Incoloy 909, UNS N19909) y sus diversas formas exhiben propiedades excepcionales adaptadas a los ciclos térmicos y entornos de alta tensión:

Propiedades mecánicas (condición envejecida, 705 ° C / 1300 ° F durante 8 horas + 620 ° C / 1150 ° F durante 8 horas)

Resistencia a la tracción: 1240-1450 MPa (180,000-210,000 psi) a temperatura ambiente; retiene ~965 MPa (140,000 psi) a 650 °C (1200 °F)

Límite elástico (0.2% de compensación): 1035-1240 MPa (150,000-180,000 psi) a temperatura ambiente; retiene ~895 MPa (130,000 psi) a 650 °C (1200 °F)

Alargamiento (en 50 mm): 12-20% (excelente ductilidad para el conformado en frío, por ejemplo, doblar alambre en resortes de precisión, dar forma a la chapa en componentes satélite)

Reducción del área: 25-35% (tenacidad superior, resistencia a la fractura bajo ciclos térmicos y estrés mecánico)

Dureza: 38-44 HRC (dureza Rockwell) a temperatura ambiente; mantiene ~32 HRC a 650 °C (1200 °F)

Expansión térmica (ventaja principal)

Coeficiente de expansión térmica (CTE): Ultrabajo y estable en un amplio rango de temperatura:

20-300 °C (68-572 °F): 4,0-5,5 μm/(m·K) (1/3 de acero inoxidable 316; 1/2 de Incoloy 925)

20-650 °C (68-1200 °F): 5,5-7,0 μm/(m·K) (aumento mínimo incluso a temperaturas elevadas, lo que garantiza la estabilidad dimensional)

Criogénico (-270 °C/-454 °F a 20 °C/68 °F): la CTE permanece casi nula, lo que evita la fractura frágil en aplicaciones de baja temperatura

Propiedades de alta temperatura

Temperatura de servicio continuo: hasta 700 °C (1292 °F) (mantiene la resistencia y la baja expansión térmica; exposición a corto plazo hasta 800 °C/1472 °F)

Resistencia a la fluencia: Excepcional para una aleación de bajo CTE: resistencia a la ruptura por fluencia de 1000 horas de ~ 480 MPa (70,000 psi) a 650 ° C (1200 ° F) (supera a la mayoría de los aceros de baja expansión)

Resistencia a la fatiga térmica: Soporta 10,000+ ciclos térmicos (por ejemplo, -196 ° C / -321 ° F a 650 ° C / 1200 ° F) sin agrietarse, crítico para motores de cohetes y componentes de turbinas

Propiedades de baja temperatura y corrosión

Tenacidad criogénica: conserva la ductilidad a -270 °C (-454 °F) (sin transición frágil, adecuado para aplicaciones espaciales y de GNL)

Corrosión general: Resistencia moderada a la humedad atmosférica, vapor industrial y ácidos suaves (enfocado en el rendimiento térmico sobre la resistencia extrema a la corrosión; recubrimientos complementarios utilizados para entornos químicos hostiles)

Propiedades físicas

Densidad: 8,2 g/cm³ (0,296 lb/in³) (más alta que los aceros de baja expansión pero equilibrada por una resistencia superior)

Conductividad térmica: 11,5 W/(m·K) a 20 °C (68 °F); aumenta a 18,5 W/(m·K) a 650 °C (1200 °F) (transferencia de calor controlada para componentes de gestión térmica)

Módulo de elasticidad: 210 GPa (30,500 ksi) a temperatura ambiente; disminuye a ~180 GPa (26,100 ksi) a 650 °C (1200 °F)

Punto de fusión: 1340-1390 °C (2444-2534 °F)

Formas de productos

La aleación 909 (Incoloy 909, UNS N19909) se fabrica en una amplia gama de formas para adaptarse a ciclos térmicos especializados y aplicaciones de alta tensión:

Barra: Barra redonda (diámetros 8-200 mm) y Barra plana (espesor 6-100 mm, ancho 25-500 mm) - ideal para mecanizar en boquillas de motores de cohetes, discos de turbina y sujetadores de alta precisión.

Cinta: tiras finas y planas (espesor 0,08-0,9 mm, ancho 4-90 mm) — utilizadas en recubrimientos por pulverización térmica para la estabilidad dimensional en sustratos metálicos y sellos flexibles para cámaras de alta temperatura.

Alambre: Alambre Incoloy 909 (diámetros 0.4-6 mm): sirve como metal de aporte de soldadura para unir componentes 909, como resortes de precisión en mecanismos de despliegue satelital y como cables sensores en criogénicos Sistemas.

Varillas: Varillas cilíndricas sólidas (diámetros de 3 a 50 mm): utilizadas para el metal de aporte GTAW y la fabricación de componentes pequeños como vástagos de válvulas y sondas de instrumentos en entornos de ciclos térmicos.

Tubo y tubería: Tubo sin costura (diámetro exterior 5-150 mm, espesor de pared 0,6-10 mm) - crítico para el transporte de fluidos a alta temperatura (por ejemplo, líneas de combustible de cohetes, tubos de enfriamiento de turbinas) que requieren estabilidad dimensional.

Lámina: Láminas ultrafinas (espesor 0,015-0,1 mm) — utilizadas como barreras térmicas en componentes electrónicos y juntas delgadas en instrumentos de precisión expuestos a fluctuaciones de temperatura.

Placa y lámina: Placa (espesor 4-50 mm) y lámina (espesor 0,3-4 mm): fabricados en paneles estructurales satelitales, revestimientos de combustión de motores de cohetes y escudos térmicos de turbinas.

Tira: Tiras estrechas y planas (espesor 0,08-2 mm, ancho 3-50 mm): se utilizan para componentes de precisión como aletas de intercambiadores de calor, contactos eléctricos y anillos de sellado en sistemas de ciclo térmico.

Material de forja: palanquillas y lingotes (tamaños de hasta 600×600 mm), forjados en caliente en formas complejas (por ejemplo, rotores de turbinas, carcasas de motores de cohetes) que requieren baja expansión térmica y alta resistencia.

Aplicaciones

La excepcional baja expansión térmica y la resistencia a altas temperaturas de la aleación 909 (alambre Incoloy 909, UNS N19909) la hacen insustituible en industrias donde la estabilidad dimensional bajo condiciones térmicas El ciclismo es fundamental:

Aeroespacial y Defensa

Motores de cohetes y misiles: revestimientos de combustión (placa/lámina), boquillas (barra/material de forja) y líneas de combustible (tubo): soportan ciclos térmicos extremos (propulsores criogénicos a 1000 °C + escape) sin deformarse.

Satélites y naves espaciales: paneles estructurales (lámina), resortes de despliegue (alambre) y soportes de antena (varilla): mantienen la precisión dimensional en las oscilaciones extremas de temperatura del espacio (-270 ° C a 120°C).

Motores a reacción: Componentes de turbina de alta presión (forja / placa): resiste la fatiga térmica de los ciclos de arranque y parada del motor y conserva la resistencia a 650-700 ° C.

Energía avanzada

Fusión nuclear: Componentes de plasma (placa): soporta el ciclo térmico entre el enfriamiento criogénico y la exposición al plasma a 600 ° C mientras mantiene la forma.

Industria del GNL: Revestimientos de tanques de almacenamiento criogénicos (láminas/láminas) y tuberías de transferencia (tubos): conservan la ductilidad a -162 °C (punto de ebullición del GNL) y minimizan la expansión/contracción durante el llenado. Vaciar.

Tecnología de turbinas: Tubos intercambiadores de calor (tubo) y discos de rotor (material de forja): garantizan la estabilidad dimensional en turbinas de gas de ciclo combinado (CCGT) con cambios frecuentes de temperatura.

Mecánica de precisión

Fabricación de semiconductores: Equipo de procesamiento de obleas (placa/tira): mantiene la precisión en cámaras de recocido a alta temperatura con tolerancias dimensionales estrictas.

Herramientas de metrología: Estándares de calibración (bar): el CTE ultra bajo garantiza la precisión en todos los rangos de temperatura en los sistemas de medición industriales.

Solicitudes especializadas por formulario

Alambre: Metal de aporte de soldadura para componentes de motores de cohetes; resortes de precisión en mecanismos de despliegue de satélites.

Placa/Hoja: Paneles estructurales de satélites y revestimientos de combustión de motores de cohetes.

Tubo/Forja: Líneas de combustible para cohetes y rotores de turbinas que requieren estabilidad dimensional.

Strip/Foil: Barreras térmicas en electrónica y juntas criogénicas.

En resumen, la aleación 909 (alambre Incoloy 909, UNS N19909), disponible en formas que van desde barras y alambres hasta placas y material de forja, redefine el rendimiento para aplicaciones de ciclos térmicos. Su exclusiva baja expansión térmica y alta resistencia permiten innovaciones en los sectores aeroespacial, espacial y energético, donde los materiales tradicionales no logran mantener la estabilidad dimensional. Es el material elegido por los ingenieros que buscan eliminar las fallas inducidas térmicamente y garantizar la precisión a largo plazo.

Embalaje de Embalaje estándar:

El empaque a granel típico incluye plástico paletizado de 5 galones/25 kg. cubos, tambores de fibra y acero a súper sacos de 1 tonelada en cantidades de contenedor completo (FCL) o carga de camión (T / L). Las cantidades de investigación y muestras y los materiales higroscópicos, oxidantes u otros materiales sensibles al aire pueden envasarse bajo argón o vacío. Las soluciones se empaquetan en frascos de polipropileno, plástico o vidrio hasta contenedores de líquidos paletizados de 1009 galones El paquete especial está disponible a pedido.