Nimonic 80A – 고온용 니켈 기반 합금 개요
Nimonic 80A는 우수한 고온 강도, 크리프 저항성, 산화 저항성을 갖춘 니켈 기반 고온 합금으로, 항공 엔진, 가스터빈, 원자력 산업, 열처리 장비 등 고온 환경에 적합합니다. 이 합금은 고용 처리와 시효 처리를 통해 강화되며, **알루미늄(Al)**과 **티타늄(Ti)**을 첨가하여 γ’(Ni₃(Al,Ti)) 석출상을 형성함으로써 크리프 저항성을 크게 향상시킵니다.
1. Nimonic 80A의 명목 화학 성분 (%)
원소 | Ni(니켈) | Cr(크롬) | Co(코발트) | Ti(티타늄) | Al(알루미늄) | Fe(철) | Mn(망간) | Si(실리콘) | Cu(구리) | C(탄소) | S(황) |
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구성 | 잔량 | 18–21 | ≤2.0 | 1.8–2.7 | 1.0–1.8 | ≤3.0 | ≤1.0 | ≤1.0 | ≤0.2 | 0.06–0.12 | ≤0.015 |
주요 역할:
• Ni(니켈): 기지 금속으로 고온 강도와 내식성을 제공
• Cr(크롬): 산화 및 부식 저항 향상
• Ti + Al(티타늄 + 알루미늄): γ’ 석출상을 형성하여 고온 강도 및 크리프 저항 강화
• Fe(철): 과잉 시 고온 강도 저하를 막기 위해 제한
• Co(코발트): 열 안정성 향상 및 크리프 성능 강화
• C(탄소): 고온 경도 향상, 과잉 시 취성 발생 가능
• S(황): 열가공성을 저하시킬 수 있어 엄격히 제한
2. 물리적 특성
항목 | 수치 |
---|---|
밀도 | 8.0 g/cm³ |
융점 | 1320–1365°C |
비열 | 460 J/(kg·K) |
열전도율 | 11.3 W/(m·K) @ 100°C |
전기저항률 | 1.18 μΩ·m |
열팽창계수 | 12.8 × 10⁻⁶ /°C (20–1000°C) |
자기성 | 비자성 |
3. 기계적 특성
(1) 상온 (시효 처리 후)
항목 | 인장 강도 (MPa) | 항복 강도 (MPa) | 연신율 (%) | 경도 (HB) |
---|---|---|---|---|
기준값 | 1000 | 600 | 20 | 260–310 |
(2) 고온 성능
온도 (°C) | 인장 강도 (MPa) | 항복 강도 (MPa) | 연신율 (%) |
---|---|---|---|
600 | 780 | 450 | 18 |
800 | 420 | 250 | 22 |
1000 | 120 | 70 | 40 |
(3) 크리프 파단 강도
온도 (°C) | 응력 (MPa) | 파단 시간 (시간) |
---|---|---|
650 | 280 | 1000 |
700 | 230 | 1000 |
800 | 110 | 1000 |
4. 열처리 공정
Nimonic 80A는 주로 용체화 처리 + 시효 처리를 통해 강화됩니다:
공정 | 온도 (°C) | 시간 (시간) | 냉각 방식 |
---|---|---|---|
고용 처리 | 1080–1120 | 2–4 | 공랭 |
시효 처리 | 700–750 | 16 | 공랭 |
목적:
• 고용 처리: 조직 균일성 개선, 연성 및 인성 향상
• 시효 처리: γ’ 석출상 형성, 고온 강도 및 크리프 저항 향상
5. 주요 특징
✅ 우수한 고온 강도 – 시효 처리 후 인장 강도 최대 1000 MPa
✅ 탁월한 크리프 저항성 – 장시간 고온 하중 환경에 적합
✅ 우수한 산화 저항성 – 850~1000°C의 산화 환경에서 장기 사용 가능
✅ 열 안정성 우수 – 고온에서 구조 안정, 상 변화 없음
✅ 우수한 용접성 – TIG, MIG, 저항 용접, 전자빔 용접 가능
✅ 기계가공성 뛰어남 – 선삭, 밀링, 드릴링, 연삭 등 가능
6. 주요 용도
(1) 항공우주
• 항공 엔진용 터빈 블레이드, 연소실 부품, 배기 시스템
• 터보차저 부품 – 고온·고압 조건
(2) 발전 및 원자력 산업
• 가스터빈 부품 – 터빈 블레이드, 가이드 베인 등
• 원자로 구조물 – 연료 어셈블리 및 고온 부품
(3) 열처리 산업
• 고온로 내장재, 열교환기, 산업용 로 부품
(4) 패스너 및 스프링
• 고온용 볼트, 와셔
• 고온용 스프링
(5) 기타
• 자동차 배기 시스템
• 화학 장비의 고온 부식 방지 부품
7. 합금 비교 분석
합금 | 주요 성분 | 최고 사용 온도 (°C) | 산화 저항성 | 크리프 강도 | 주요 용도 |
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Nimonic 80A | Ni-Cr-Ti-Al | 1050 | 우수 | 높음 | 항공우주, 가스터빈 |
Nimonic 75 | Ni-Cr-Ti | 1000 | 양호 | 중간 | 고온로, 패스너 |
Inconel 718 | Ni-Cr-Fe-Nb | 1200 | 매우 우수 | 매우 높음 | 항공우주, 원자력 |
Hastelloy X | Ni-Cr-Fe-Mo | 1200 | 매우 우수 | 매우 높음 | 항공우주 |
8. 공급 형상
✅ 봉재 (직경 5mm–200mm)
✅ 판재 (두께 0.5mm–50mm)
✅ 관재 (외경 6mm–100mm)
✅ 선재 (직경 0.1mm–10mm)
✅ 주문 제작 부품 (도면 가공 가능)
9. 구매 및 공급 안내
Nimonic 80A 또는 기타 고온 합금 (예: Inconel 718, Hastelloy X) 구매를 원하시면 아래 정보를 제공해 주세요:
• 재료 사양 및 치수 (판재, 봉재, 관재 등)
• 수량
• 사용 환경 (온도, 부식성 매체 등)