Сплав PK33, Nimonic PK33 Другие/похожие характеристики,

Сплав PK33, проволока Nimonic PK33

Сплав PK33 (нимоническая проволока PK33) — введение с описанием состава, свойств, применения и форм продукции

Сплав PK33, коммерчески известный как Nimonic PK33 и входящий в знаменитое семейство суперсплавов Nimonic, представляет собой никель-хром-алюминий-титановый сплав, известный исключительной прочностью к высоким температурам, устойчивостью к ползучости и устойчивости к окислению. Этот сплав специально разработан для надёжной работы в экстремальных тепловых условиях — включая длительное воздействие повышенных температур и циклических напряжений — что делает его критически важным материалом в аэрокосмической, энергетической и промышленной сфере, где компоненты сталкиваются с газовами сгорания, термическими циклами и высокими механическими нагрузками. 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. Nimonic PK33 Wire, в частности, выделяется своими одинаковыми высокотемпературными свойствами, гибкостью и точностью, что делает её идеальной для сварки, термических покрытий и сложных компонентов в газотурбинных двигателях и промышленных системах с высоким нагревом. Ниже приведён подробный обзор его химического состава, ключевых свойств, практических применений и доступных форм продукта.

Химический состав

Точно сбалансированный химический состав сплава PK33 (нимоновая проволока PK33) является основой его исключительных температурных характеристик и коррозионной устойчивости. Типичный состав (по весу) выглядит следующим образом:

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

Хром (Cr): 19-21% (образует плотный защитный слой оксида хрома, обеспечивая превосходную устойчивость к окислению и сульфидации при ультравысоких температурах)

Алюминий (Al): 1,8-2,2% (работает с титаном для образования гамма-праймовых (γ') интерметаллических осадков, ключ к высокотемпературной прочности сплава)

Титан (Ti): 2,8-3,2% (в сочетании с алюминием образуют гамма-праймовые осадки, повышая устойчивость ползучести и прочность на растяжение при повышенных температурах)

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

Железо (Fe): ≤ 1,0% (минимизировано для сохранения высокотемпературных свойств и устойчивости к окислению)

Кремний (Si): ≤ 0,5% (способствует окислению во время производства и поддерживает образование оксидных слоев для повышения устойчивости к окислению)

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

Бор (B): 0,003-0,010% (способствует укреплению границ зерна, снижает разрыв ползучести и улучшает пластичность при высоких температурах)

Цирконий (Zr): 0,05-0,15% (стабилизирует карбиды и совершенствует микроструктуру, дополнительно повышая устойчивость ползучести и термическую усталость)

Фосфор (P): ≤ 0,02% (строго ограничено, чтобы предотвратить хрупкость границы зерна при высоком напряжении)

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

Эта инженерная смесь — основанная на никеле, хроме и элементах, формующих осадки — обеспечивает фирменную сверхвысокотемпературную прочность, устойчивость к ползучести и окислению сплава PK33, что критически важно для требовательных термических применений.

Ключевые свойства

Сплав PK33 (нимоническая проволока PK33) и его различные формы обладают необычными свойствами, которые делают их незаменимыми в условиях сверхвысоких температур, коррозийных и циклических напряжений:

Механические свойства (состояние отжига в растворе и старение):

Прочность на разрыв: 1100-1250 МПа (159 500-181 300 psi) при комнатной температуре; сохраняет ~450 МПа (65 300 psi) при 850°C (1562°F)

Предел текучести (смещение 0,2%): 750-850 МПа (108 800–123 300 psi) при комнатной температуре; сохраняет ~380 МПа (55 100 psi) при 850°C (1562°F)

Удлинение (при 50 мм): 15-25% при комнатной температуре; 10-18% при 850°C (1562°F) (отличная пластичность для формирования сложных компонентов, таких как лопасти турбины и уплотнения)

Уменьшение площади: 25-35% (превосходная прочность, устойчивость к разрушению при высокотемпературных циклических напряжениях)

Твёрдость: 35-40 HRC (твёрдость Роквелла) при комнатной температуре; поддерживает ~25 HRC при 850°C (1562°F)

Свойства при высоких температурах:

Непрерывная рабочая температура: до 950°C (1742°F) (лучший производитель для никелев, укреплённых осадками, с долгосрочной стабильностью в воздухе)

Сопротивление ползучести: исключительное сопротивление деформации ползучести — 1000-часовая сила разрыва ползучести ~220 МПа (31 900 psi) при 850°C (1562°F) и ~100 МПа (14 500 psi) при 950°C (1742°F)

Термическая усталость: Выдерживает многократные термические циклы (например, от 200°C до 900°C) без трещин, что критически важно для таких компонентов, как гильзы сгорания газовой турбины и выпускные детали

Устойчивость к окислению: превосходная устойчивость к окислению и окилению в воздухе при температурах до 1050°C (1922°F), с минимальным набором веса даже после 5000 часов при 950°C (1742°F)

Устойчивость к коррозии:

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

Сульфидированная устойчивость: Сопротивляется сульфидированию в серосодержащих средах (например, угольные электростанции) до 850°C (1562°F)

Коррозия в ямках/трещинах: хорошая устойчивость к появлению ям в условиях с мягкими хлоридами (например, аэрокосмические компоненты, подвергающиеся воздействию влажности)

Устойчивость к карбюризации: Сохраняет целостность в мягких карбюризирующих атмосферах (например, в промышленных печах), ограничивая поглощение углерода и предотвращая избыточный рост карбида

Физические свойства:

Плотность: 8,1-8,3 г/см³ (0,293-0,299 фунт/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 теплового напряжения)

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

Модуль упругости: 205-215 ГПа (29 700-31 200 кси) при комнатной температуре; снижается до ~140 GPa (20 300 кси) при 900°C (1652°F)

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

Формы произведений

Сплав PK33 (Nimonic PK33 Wire) выпускается в различных вариантах для специализированных применений, устойчивых к сверхвысоким температурам и коррозии:

Бар: Доступен в виде круглой (диаметры от 10 мм до 200 мм) и плоской (толщина от 5 мм до 100 мм, ширина от 20 мм до 500 мм), идеально подходит для обработки компонентов турбины, стержней клапанов и крепеж для высокотемпературных крепежей.

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

Провод: Нимоническая проволока PK33 (диаметры 0,5–6 мм) обладает одинаковыми высокотемпературными свойствами, подходящими для сварки (TIG/MIG), термического распыления и прецизионных нагревательных катушек в промышленных печах.

Стержни: Цельные цилиндрические стержни диаметром от 3 мм до 50 мм, используемые для газовой дуговой сварки (GTAW) для наполнителей и производства небольших высокотемпературных компонентов (например, опор датчиков, штифтов клапанов).

Труба и труба: полые формы (внешний диаметр 6–100 мм, толщина стенки 0,5–10 мм) для высокотемпературного транспорта жидкостей (например, топливные линии печей, теплообменные трубки на электростанциях).

Фольга: Ультратонкие листы (толщина 0,02–0,1 мм), используемые в прокладках высокотемпературных уплотнений, теплозащитных экранах для электроники и тонкоплёночных тепловых барьерах.

Пластины и листы: плоские формы (толщина пластин 3–50 мм; лист: 0,3–3 мм) для изготовления вкладышей для сгорания, стенок печей и аэрокосмических теплообменников.

Лента: Узкие, плоские полосы (толщина 0,1–2 мм, ширина 3–50 мм) для точных компонентов, таких как уплотнения турбины, ребра теплообменника и электрические контакты в условиях высокой температуры.

Ковочный материал: заготовки и слитки для горячей ковки в сложные формы (например, диски газовой турбины, лопасти компрессоров, двери промышленных печей), требующие сверхвысокотемпературной прочности.

Применение

Исключительная прочность на ультравысокие температуры, устойчивость к ползучести и устойчивость к окислению сплава PK33 (Nimonic PK33 Wire) в различных его формах делают его критически важным материалом в отраслях, требующих производительности при экстремальных тепловых условиях:

Аэрокосмическая и авиационная отрасль:

Газотурбинные двигатели: лопасти компрессоров, лопатки турбин, гильзы сгорания и компоненты форсажа (из пластины, ковка и листов) выдерживают температуры до 950°C (1742°F).

Аэрокосмические крепежи: высокотемпературные болты, шпильки и заклёпки (от стержня и шатуна), закрепляющие компоненты двигателя, подвергающиеся воздействию циклических тепловых напряжений и вибраций.

Вспомогательные силовые установки (APU): теплообменные трубки и конструктивные детали (из труб и листов), устойчивые к высоким температурам в вспомогательных системах самолётов.

Энергия и производство электроэнергии:

Газо/паровые турбины: компоненты горячего сечения (из плит, ковочного материала и стержня) для промышленных турбин, выдерживающих высокие температуры и циклическую нагрузку.

Установки по переработке отходов в энергию: лайнеры камеры сгорания и компоненты для рекуперации тепла (из листов и пластин), выдерживают коррозийные дымовые газы и температуры выше 850°C.

Ядерная энергетика: теплообменные трубки и конструктивные компоненты (из труб и пластин), устойчивые к излучению и высокотемпературным охлаждающим жидкостям.

Промышленная и высокотемпературная обработка:

Высокотемпературные печи: стенки печей, нагревательные элементы, термопарные оболочки и мартеновые пластины (из проволоки, пластины и трубки), работающие в воздухе или инертных атмосферах до 1050°C (1922°F).

Химическая переработка: Лайнеры реакторов, сетки для поддержки катализаторов и теплообменники (из пластин, трубы и прутка) выдерживают агрессивные химикаты (например, кислоты, органические растворители) при повышенных температурах.

Металлургическая обработка: термообработочные приборы, детали для обработки расплавленных металлов и компоненты отжигающей печи (из прутка, ковочного материала и плит) устойчивы к износу и высокому нагреву.

Оборона и специализированная инженерия:

Двигатели военной авиации: Критически важные компоненты горячего сечения (из ковочного материала и пластин), требующие надёжности при сверхвысоких температурах в боевых условиях.

Ракетные двигательные установки: Влошки камеры сгорания и выпускные компоненты (из листов и ковочного приклада), устойчивые к экстремальному нагреву от сгорания топлива.

Морские системы: компоненты морских газовых турбин (от пластин, трубы и штанги), устойчивые к коррозии морской воды и высоким температурам.

Специализированные приложения по форме:

Проволока: Сварка наполнителя для соединения высокотемпературных компонентов, термические распыляющие покрытия для защиты от износа и прецизионные нагревательные спирали.

Пластина/лист: Лайнеры для сгорания, стенки печей и аэрокосмические теплообменники, требующие больших плоских высокотемпературных поверхностей.

Труба/труба: Высокотемпературный транспорт жидкостей (топливные линии, теплообменные трубки) и термопарные защитные оболочки в коррозийных средах.

Ковочный материал: сложные турбинные диски, лопатки компрессоров и прочные компоненты промышленных печей, требующие индивидуальной формы и высокой прочности.

В итоге, сплав PK33 (Nimonic PK33 Wire) — доступный в вариантах от стержня и проволоки до пластин и ковки — обеспечивает исключительную устойчивость к ультравысоким температурам, устойчивость к ползучести и устойчивость к окислению. Её разнообразные формы продукции позволяют разрабатывать индивидуальные решения в аэрокосмическом, энергетическом, промышленном и оборонном секторах, что делает его критически важным материалом в приложениях, требующих надёжной работы при экстремальных тепловых условиях.

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. Растворы упаковываются в полипропиленовых, пластиковых или стеклянных банках до поддонов по 1228 галлонов. Специальный пакет доступен по запросу.