Nimonic 80A – никелевая жаропрочная сплавная система
Nimonic 80A – никелевая жаропрочная сплавная система
Nimonic 80A — это жаропрочный сплав на основе никеля с отличной прочностью при высоких температурах, стойкостью к ползучести и окислению, предназначенный для применения в условиях высоких температур, таких как авиационные двигатели, газовые турбины, атомная промышленность и термическое оборудование. Усиление материала достигается с помощью растворного отжига и последующего старения, а добавление алюминия (Al) и титана (Ti) способствует формированию упрочняющей фазы γ’ (Ni₃(Al,Ti)), что значительно повышает ползучестную стойкость.
1. Номинальный химический состав Nimonic 80A (%):
Элемент | Ni (Никель) | Cr (Хром) | Co (Кобальт) | Ti (Титан) | Al (Алюминий) | Fe (Железо) | Mn (Марганец) | Si (Кремний) | Cu (Медь) | C (Углерод) | S (Сера) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Содержание | Основа | 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 |
Назначение основных элементов:
• Ni: обеспечивает жаропрочность и коррозионную стойкость
• Cr: повышает устойчивость к окислению и коррозии
• Ti + Al: образуют фазу γ’, увеличивая жаропрочность и ползучестную стойкость
• Fe: ограничивается, чтобы не снижать прочность при высоких температурах
• Co: повышает термическую стабильность и стойкость к ползучести
• C: увеличивает твердость, но при избытке может вызывать хрупкость
• S: строго ограничивается, чтобы не ухудшать обрабатываемость
2. Физические свойства
Свойство | Значение |
|---|---|
Плотность | 8.0 г/см³ |
Температура плавления | 1320–1365 °C |
Удельная теплоёмкость | 460 Дж/(кг·К) |
Теплопроводность | 11.3 Вт/(м·К) при 100 °C |
Электросопротивление | 1.18 мкОм·м |
Коэффициент линейного расширения | 12.8 × 10⁻⁶ /°C (20–1000 °C) |
Магнитные свойства | Немагнитный |
3. Механические свойства
(1) При комнатной температуре (после старения):
Показатель | Временное сопротивление разрыву (МПа) | Предел текучести (МПа) | Удлинение (%) | Твердость (HB) |
|---|---|---|---|---|
Типичное значение | 1000 | 600 | 20 | 260–310 |
(2) При повышенных температурах:
Температура (°C) | Прочность на разрыв (МПа) | Предел текучести (МПа) | Удлинение (%) |
|---|---|---|---|
600 | 780 | 450 | 18 |
800 | 420 | 250 | 22 |
1000 | 120 | 70 | 40 |
(3) Прочность на ползучесть (время до разрушения):
Температура (°C) | Напряжение (МПа) | Время до разрушения (ч) |
|---|---|---|
650 | 280 | 1000 |
700 | 230 | 1000 |
800 | 110 | 1000 |
4. Режим термообработки
Nimonic 80A упрочняется путём растворного отжига и старения:
Процесс | Температура (°C) | Время (часы) | Охлаждение |
|---|---|---|---|
Растворный отжиг | 1080–1120 | 2–4 | Воздушное охлаждение |
Старение | 700–750 | 16 | Воздушное охлаждение |
Цель обработки:
• Растворный отжиг: выравнивание структуры, повышение пластичности и ударной вязкости
• Старение: выделение фазы γ’ для повышения жаропрочности и стойкости к ползучести
5. Основные характеристики
✅ Высокая прочность при температуре до 1000 МПа после старения
✅ Отличная стойкость к ползучести при длительной работе в высокотемпературных условиях
✅ Высокая устойчивость к окислению при 850–1000 °C
✅ Термостабильная структура – отсутствие фазовых превращений
✅ Хорошая свариваемость: TIG, MIG, точечная, электронно-лучевая сварка
✅ Хорошо обрабатывается: точение, фрезерование, сверление, шлифование
6. Типовые применения
(1) Аэрокосмическая промышленность
• Лопатки турбин, камеры сгорания, выхлопные системы
• Турбокомпрессоры: работа в условиях высоких температур и давлений
(2) Энергетика и атомная промышленность
• Компоненты газовых турбин: лопатки, направляющие
• Реакторы: топливные сборки и жаропрочные конструкции
(3) Оборудование для термообработки
• Футеровка печей, теплообменники, детали промышленных печей
(4) Крепёж и пружины
• Высокотемпературные болты и шайбы
• Жаростойкие пружины
(5) Прочие области
• Выхлопные системы автомобилей
• Коррозионно-стойкие детали в химической промышленности
7. Сравнительная таблица сплавов
Сплав | Основной состав | Макс. температура эксплуатации (°C) | Окислительная стойкость | Стойкость к ползучести | Основные области применения |
|---|---|---|---|---|---|
Nimonic 80A | Ni-Cr-Ti-Al | 1050 | Отличная | Высокая | Аэрокосмос, газовые турбины |
Nimonic 75 | Ni-Cr-Ti | 1000 | Хорошая | Средняя | Промышленные печи, крепёж |
Inconel 718 | Ni-Cr-Fe-Nb | 1200 | Превосходная | Очень высокая | Аэрокосмос, ядерная энергетика |
Hastelloy X | Ni-Cr-Fe-Mo | 1200 | Превосходная | Очень высокая | Аэрокосмос |
8. Формы поставки
✅ Круг (диаметр 5–200 мм)
✅ Лист (толщина 0.5–50 мм)
✅ Труба (внешний диаметр 6–100 мм)
✅ Проволока (диаметр 0.1–10 мм)
✅ Детали по чертежу (индивидуальное изготовление)
9. Заказ и поставка
Если вы хотите заказать Nimonic 80A или другие жаропрочные сплавы (например, Inconel 718, Hastelloy X), пожалуйста, укажите:
• Требуемый тип и размер материала (лист, пруток, труба и др.)
• Необходимое количество
• Условия эксплуатации (температура, среда, коррозия и др.)