Сплав ПК33, Нимоник ПК33 ,

Сплав ПК33, Нимоник ПК33 Проволока,

Сплав ПК33 (Нимоник ПК33 Проволока) - Введение с составом, свойствами, применением и формами выпуска продукции

Сплав PK33, коммерчески известный как Nimonic PK33 и входящий в известное семейство Nimonic Superalloys, представляет собой никель-хром-алюминиево-титановый сплав, известный своей исключительной термостойкостью, сопротивлением ползучести и устойчивостью к окислению. Этот сплав специально разработан для надежной работы в экстремальных температурных условиях, включая длительное воздействие повышенных температур и циклических нагрузок, что делает его критически важным материалом в аэрокосмической, энергетической и промышленной отраслях, где компоненты сталкиваются с газами сгорания, термическими циклами и высокими механическими нагрузками. 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. Nimonic PK33 Wire, в частности, выделяется своими однородными высокотемпературными свойствами, гибкостью и точностью, что делает его идеальным для сварки, термического напыления покрытий и сложных компонентов в газотурбинных двигателях и высокотемпературных промышленных системах. Ниже приведен подробный обзор его химического состава, ключевых свойств, практического применения и доступных форм продукции.

Химический состав

Точно сбалансированный химический состав сплава PK33 (Nimonic PK33 Wire) является основой его исключительных высокотемпературных характеристик и коррозионной стойкости. Типичный состав (по весу) следующий:

Никель (Ni): 70-73% (основной элемент матрицы, обеспечивающий стабильность при высоких температурах, структурную целостность и поддерживающий образование осадка для прочности)

Хром (Cr): 19-21% (образует плотный, защитный слой оксида хрома, обеспечивающий превосходную стойкость к окислению и сульфидированию при сверхвысоких температурах)

Алюминий (Al): 1,8-2,2% (работает с титаном с образованием гамма-простых (γ') интерметаллидных осадков, что является ключом к высокотемпературной прочности сплава)

Титан (Ti): 2,8-3,2% (соединяется с алюминием с образованием гамма-грунтовых осадков, повышая сопротивление ползучести и прочность на разрыв при повышенных температурах)

Углерод (C): 0,05-0,10% (образует карбиды с хромом, укрепляя границы зерен и улучшая прочность на разрыв при ползучести)

Железо (Fe): ≤ 1,0% (сведено к минимуму для сохранения высокотемпературных свойств и стойкости к окислению)

Кремний (Si): ≤ 0,5% (способствует раскислению во время производства и поддерживает образование оксидного слоя для повышения стойкости к окислению)

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

Бор (B): 0,003-0,010% (способствует укреплению границ зерна, уменьшению разрыва ползучести и улучшению пластичности при высоких температурах)

Цирконий (Zr): 0,05-0,15% (стабилизирует карбиды и улучшает микроструктуру, еще больше повышая сопротивление ползучести и термоусталостные характеристики)

Фосфор (P): ≤ 0,02% (строго ограничено для предотвращения охрупчивания границ зерен при высоких нагрузках)

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

Эта специально разработанная смесь, состоящая из никеля, хрома и атмосферообразующих элементов, обеспечивает характерную для сплава PK33 сверхвысокую термостойкость, сопротивление ползучести и устойчивость к окислению, что имеет решающее значение для сложных термических применений.

Основные свойства

Сплав PK33 (Nimonic PK33 Wire) и его различные формы демонстрируют исключительные свойства, которые делают их незаменимыми в условиях сверхвысоких температур, коррозионных и циклических нагрузок:

Механические свойства (отжиг в растворе и состаренное состояние):

Прочность на разрыв: 1100-1250 МПа (159,500-181,300 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~450 МПа (65 300 фунтов на кв. дюйм) при 850 °C (1562 °F)

Предел текучести (смещение 0,2%): 750-850 МПа (108,800-123,300 фунтов на квадратный дюйм) при комнатной температуре; сохраняет ~380 МПа (55 100 фунтов на кв. дюйм) при 850 °C (1562 °F)

Относительное удлинение (в 50 мм): 15-25% при комнатной температуре; 10–18% при 850 °C (1562 °F) (отличная пластичность для формования сложных компонентов, таких как лопатки турбины и уплотнения)

Уменьшение площади: 25-35% (превосходная ударная вязкость, устойчивость к разрушению при высокотемпературных циклических нагрузках)

Твердость: 35-40 HRC (твердость по Роквеллу) при комнатной температуре; поддерживает ~25 HRC при 850°C (1562°F)

Свойства при высоких температурах:

Постоянная рабочая температура: до 950 °C (1742 °F) (лучший показатель для упрочненных осадочными слоями никелевых сплавов, с длительной стабильностью на воздухе)

Сопротивление ползучести: Исключительная стойкость к деформации при ползучести — 1000-часовая прочность на разрыв при ползучести ~220 МПа (31 900 фунтов на кв. дюйм) при 850 °C (1562 °F) и ~100 МПа (14 500 фунтов на квадратный дюйм) при 950 °C (1742 °F)

Термическая усталостная прочность: выдерживает многократное термоциклирование (например, от 200 °C до 900 °C) без растрескивания, что критически важно для таких компонентов, как вкладыши сгорания газовых турбин и выхлопные газы

Стойкость к окислению: превосходная стойкость к окислению и образованию накипи на воздухе при температурах до 1050 ° C (192 ° F) с минимальным набором веса даже после 5000 часов при 950 ° C (1742 ° F)

Коррозионная стойкость:

Общая коррозия: отличная стойкость к высокотемпературным газам сгорания, промышленным химикатам и пару

Стойкость к сульфидированию: Устойчив к сульфидации в серосодержащих средах (например, на угольных электростанциях) при температуре до 850 °C (1562 °F)

Точечная / щелевая коррозия: хорошая стойкость к точечной коррозии в средах с умеренным содержанием хлоридов (например, аэрокосмические компоненты, подверженные воздействию влаги)

Стойкость к науглероживанию: Сохраняет целостность в слабых средах науглероживания (например, в промышленных печах) за счет ограничения поглощения углерода и предотвращения чрезмерного роста карбида.

Физические свойства:

Плотность: 8,1-8,3 г/см³ (0,293-0,299 фунта/дюйм³)

Теплопроводность: 11-13 Вт/(м·К) при 20°C (68°F); увеличивается до 22-25 Вт/(м·К) при 900°C (1652°F) (эффективное рассеивание тепла при высоких температурах, снижение термического напряжения)

Коэффициент теплового расширения: 13,0-15,0 мкм/(м·К) (20-900°C) (контролируемое расширение для минимизации термического напряжения в собранных компонентах, таких как корпуса турбин)

Модуль упругости: 205-215 ГПа (29,700-31,200 ksi) при комнатной температуре; снижается до ~140 ГПа (20 300 фунтов на квадратный дюйм) при 900°C (1652°F)

Температура плавления: 1360-1410°C (2480-2570°F)

Формы продукции

Сплав PK33 (Nimonic PK33 Wire) изготавливается в различных формах для специализированных сверхвысокотемпературных и коррозионностойких применений:

Пруток: Доступен в виде круглого прутка (диаметр от 10 мм до 200 мм) и плоского прутка (толщина от 5 мм до 100 мм, ширина от 20 мм до 500 мм), идеально подходит для обработки компонентов турбин, штоков клапанов и высокотемпературных крепежных деталей.

Лента: тонкие плоские полосы (толщина от 0,1 мм до 1 мм, ширина от 5 мм до 100 мм), используемые в термическом напылении покрытий, электрических нагревательных элементах и гибких уплотнениях для высокотемпературных печей.

Проволока: Nimonic PK33 Wire (диаметр от 0,5 мм до 6 мм) обладает однородными высокотемпературными свойствами, подходит для сварки (TIG/MIG), термического напыления и прецизионных нагревательных змеевиков в промышленных печах.

Стержни: Цельные цилиндрические стержни (диаметр от 3 мм до 50 мм), используемые для дуговой сварки вольфрамовым электродом в газовой среде (GTAW) присадочного металла и изготовления небольших высокотемпературных компонентов (например, опор датчиков, штифтов клапанов).

Трубы и трубы: полые формы (внешний диаметр от 6 мм до 100 мм, толщина стенки от 0,5 мм до 10 мм) для транспортировки высокотемпературных жидкостей (например, топливопроводы печей, теплообменники на электростанциях).

Фольга: Ультратонкие листы (толщина от 0,02 мм до 0,1 мм), используемые в высокотемпературных прокладках, теплозащитных экранах для электроники и тонкопленочных термобарьерах.

Пластины и листы: плоские формы (пластина: толщина от 3 мм до 50 мм; лист: от 0,3 мм до 3 мм) для изготовления вкладышей для сгорания, стенок печей и теплообменников для аэрокосмической промышленности.

Полоса: узкие плоские полосы (толщина от 0,1 мм до 2 мм, ширина от 3 мм до 50 мм) для прецизионных компонентов, таких как уплотнения турбин, ребра теплообменника и электрические контакты в условиях высокой температуры.

Поковочный материал: Заготовки и слитки для горячей штамповки в сложные формы (например, диски газовых турбин, лопатки компрессоров, дверцы промышленных печей), требующие сверхвысокой термопрочности.

Приложений

Исключительная сверхвысокотемпературная прочность, сопротивление ползучести и устойчивость к окислению сплава PK33 (Nimonic PK33 Wire) в его различных формах делают его критически важным материалом в отраслях, требующих работы в экстремальных температурных условиях:

Аэрокосмическая и авиационная промышленность:

Газотурбинные двигатели: Лопатки компрессора, лопасти турбины, вкладыши для сгорания и компоненты форсажной камеры (из листа, поковочной заготовки и листа), выдерживающие температуру до 950 ° C (1742 ° F).

Аэрокосмический крепеж: высокотемпературные болты, шпильки и заклепки (из стержня и стержня), фиксирующие компоненты двигателя, подверженные циклическим термическим нагрузкам и вибрации.

Вспомогательные силовые установки (ВСУ): Теплообменные трубы и конструкционные детали (из труб и листов), устойчивые к высоким температурам во вспомогательных системах самолета.

Энергетика и электрогенерация:

Газовые/паровые турбины: компоненты горячей секции (из пластин, поковочной заготовки и стержня) для промышленных энергетических турбин, выдерживающих высокие температуры и циклическую нагрузку.

Установки по переработке отходов в энергию: футеровки камеры сгорания и компоненты рекуперации тепла (из листов и плит) выдерживают коррозионные дымовые газы и температуру выше 850 °C.

Ядерная энергетика: Трубы теплообменников и конструкционные элементы (из труб и пластин) устойчивы к излучению и высокотемпературным теплоносителям.

Промышленная и высокотемпературная обработка:

Высокотемпературные печи: стенки печей, нагревательные элементы, оболочки термопар и подовые плиты (из проволоки, пластин и труб), работающие на воздухе или в инертной атмосфере до 1050 °C (1922 °F).

Химическая обработка: футеровки реакторов, опорные решетки катализаторов и теплообменники (из пластин, труб и стержней), устойчивые к воздействию агрессивных химических веществ (например, кислот, органических растворителей) при повышенных температурах.

Металлургическая обработка: приспособления для термообработки, детали для обработки расплавленного металла и компоненты печей для отжига (из прутка, поковочной заготовки и листа), устойчивые к износу и высокой температуре.

Оборонное и специализированное машиностроение:

Двигатели военных самолетов: критически важные компоненты горячего сечения (из кованого материала и плит), требующие сверхвысокой термостойкости в боевых условиях.

Ракетные двигательные установки: Вкладыши камеры сгорания и компоненты выхлопных газов (из листов и поковочной заготовки), устойчивые к экстремальному нагреву от сгорания топлива.

Военно-морские системы: Компоненты морских газовых турбин (из пластин, труб и стержней), устойчивые к коррозии морской воды и высоким температурам.

Специализированные приложения по форме:

Проволока: Сварочный присадочный материал для соединения высокотемпературных компонентов, термическое напыление покрытий для защиты от износа и прецизионные нагревательные спирали.

Пластины/листы: вкладыши для сгорания, стенки печей и теплообменники для аэрокосмической промышленности, требующие больших плоских высокотемпературных поверхностей.

Труба/труба: Высокотемпературная транспортировка жидкостей (топливопроводы, трубки теплообменников) и защитные оболочки термопар в коррозионных средах.

Поковочный материал: сложные диски турбин, лопатки компрессоров и компоненты сверхпрочных промышленных печей, требующие нестандартных форм и высокой прочности.

Таким образом, сплав PK33 (Nimonic PK33 Wire), доступный в формах от прутков и проволоки до листового и поковочного материала, обеспечивает исключительную сверхвысокую термостойкость, сопротивление ползучести и устойчивость к окислению. Его разнообразные формы продукции позволяют создавать индивидуальные решения для аэрокосмической, энергетической, промышленной и оборонной отраслей, делая его критически важным материалом в приложениях, требующих надежной работы в экстремальных температурных условиях.

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 1218 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.