Nimonic 80A – Hợp kim nền niken chịu nhiệt độ cao
Nimonic 80A là hợp kim nền niken có độ bền cơ học tuyệt vời ở nhiệt độ cao, khả năng chống chảy (creep) và chống oxy hóa tốt, thích hợp sử dụng trong các môi trường khắc nghiệt như động cơ hàng không, tua-bin khí, ngành công nghiệp hạt nhân và thiết bị xử lý nhiệt. Hợp kim này được tăng cường bằng xử lý dung dịch rắn và hóa già, với thành phần nhôm (Al) và titan (Ti) tạo ra pha γ’ (Ni₃(Al,Ti)), giúp cải thiện đáng kể khả năng chống chảy.
1. Thành phần hóa học danh nghĩa của Nimonic 80A (%):
Nguyên tố | Ni (Niken) | Cr (Crom) | Co (Coban) | Ti (Titan) | Al (Nhôm) | Fe (Sắt) | Mn (Mangan) | Si (Silic) | Cu (Đồng) | C (Cácbon) | S (Lưu huỳnh) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Tỉ lệ | Còn lại | 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 |
Chức năng của các nguyên tố chính:
• Niken (Ni): Thành phần nền chính, mang lại độ bền nhiệt và khả năng chống ăn mòn
• Crom (Cr): Tăng khả năng chống oxy hóa và ăn mòn
• Titan + Nhôm (Ti + Al): Tạo pha γ’ giúp tăng cường độ bền nhiệt và khả năng chống chảy
• Sắt (Fe): Giới hạn để duy trì độ bền ở nhiệt độ cao
• Coban (Co): Tăng độ ổn định nhiệt và khả năng chống chảy
• Cácbon (C): Tăng độ cứng, nhưng quá nhiều có thể gây giòn
• Lưu huỳnh (S): Giới hạn nghiêm ngặt để tránh giảm khả năng gia công nóng
2. Tính chất vật lý
Tính chất | Giá trị |
|---|---|
Tỷ trọng | 8,0 g/cm³ |
Nhiệt độ nóng chảy | 1320–1365 °C |
Nhiệt dung riêng | 460 J/(kg·K) |
Độ dẫn nhiệt | 11,3 W/(m·K) tại 100 °C |
Điện trở suất | 1,18 μΩ·m |
Hệ số giãn nở nhiệt | 12,8 × 10⁻⁶ /°C (20–1000 °C) |
Từ tính | Phi từ (không nhiễm từ) |
3. Tính chất cơ học
(1) Ở nhiệt độ phòng (sau hóa già):
Chỉ tiêu | Độ bền kéo (MPa) | Giới hạn chảy (MPa) | Độ giãn dài (%) | Độ cứng (HB) |
|---|---|---|---|---|
Giá trị điển hình | 1000 | 600 | 20 | 260–310 |
(2) Ở nhiệt độ cao:
Nhiệt độ (°C) | Độ bền kéo (MPa) | Giới hạn chảy (MPa) | Độ giãn dài (%) |
|---|---|---|---|
600 | 780 | 450 | 18 |
800 | 420 | 250 | 22 |
1000 | 120 | 70 | 40 |
(3) Độ bền rão (thời gian đến khi phá hủy):
Nhiệt độ (°C) | Ứng suất (MPa) | Thời gian phá hủy (giờ) |
|---|---|---|
650 | 280 | 1000 |
700 | 230 | 1000 |
800 | 110 | 1000 |
4. Quá trình xử lý nhiệt
Nimonic 80A được tăng cường thông qua xử lý dung dịch rắn và hóa già:
Quá trình | Nhiệt độ (°C) | Thời gian (giờ) | Phương pháp làm nguội |
|---|---|---|---|
Dung dịch rắn | 1080–1120 | 2–4 | Làm mát bằng không khí |
Hóa già | 700–750 | 16 | Làm mát bằng không khí |
Mục đích:
• Dung dịch rắn: Làm đồng đều tổ chức, cải thiện độ dẻo và độ dai
• Hóa già: Kết tủa pha γ’ để tăng độ bền nhiệt và chống chảy
5. Đặc điểm nổi bật
✅ Cường độ cao sau hóa già (lên đến 1000 MPa)
✅ Chống chảy tốt, phù hợp sử dụng lâu dài ở nhiệt độ cao
✅ Khả năng chống oxy hóa tuyệt vời ở 850–1000 °C
✅ Tổ chức ổn định ở nhiệt độ cao, không biến đổi pha
✅ Dễ hàn (TIG, MIG, hàn điện trở, hàn chùm điện tử)
✅ Gia công cơ khí tốt (tiện, phay, khoan, mài…)
6. Ứng dụng điển hình
(1) Hàng không - vũ trụ
• Cánh tuabin, buồng đốt, hệ thống xả khí
• Bộ phận tăng áp (turbocharger) làm việc trong môi trường nhiệt độ và áp suất cao
(2) Ngành năng lượng và hạt nhân
• Cánh và hướng dẫn trong tua-bin khí
• Lò phản ứng hạt nhân: cụm nhiên liệu, kết cấu chịu nhiệt
(3) Ngành xử lý nhiệt
• Vách lò nhiệt độ cao, bộ trao đổi nhiệt, chi tiết lò công nghiệp
(4) Bulong và lò xo
• Bu lông, vòng đệm cho môi trường nhiệt độ cao
• Lò xo chịu nhiệt
(5) Khác
• Hệ thống xả xe hơi
• Linh kiện chống ăn mòn trong thiết bị công nghiệp hóa chất
7. So sánh với các hợp kim khác
Hợp kim | Thành phần chính | Nhiệt độ sử dụng tối đa (°C) | Kháng oxy hóa | Khả năng chống chảy | Ứng dụng |
|---|---|---|---|---|---|
Nimonic 80A | Ni-Cr-Ti-Al | 1050 | Rất tốt | Cao | Hàng không, tua-bin khí |
Nimonic 75 | Ni-Cr-Ti | 1000 | Tốt | Trung bình | Lò công nghiệp, bulong |
Inconel 718 | Ni-Cr-Fe-Nb | 1200 | Xuất sắc | Rất cao | Hàng không, ngành hạt nhân |
Hastelloy X | Ni-Cr-Fe-Mo | 1200 | Xuất sắc | Rất cao | Hàng không vũ trụ |
8. Dạng sản phẩm cung cấp
✅ Thanh tròn (đường kính 5–200 mm)
✅ Tấm/phiến (độ dày 0.5–50 mm)
✅ Ống (đường kính ngoài 6–100 mm)
✅ Dây (đường kính 0.1–10 mm)
✅ Gia công theo bản vẽ (sản phẩm tùy chỉnh)
9. Mua hàng và cung cấp
Nếu bạn cần đặt hàng Nimonic 80A hoặc các hợp kim chịu nhiệt khác (như Inconel 718, Hastelloy X), vui lòng cung cấp:
• Kích thước và loại vật liệu (tấm, thanh, ống, v.v.)
• Số lượng yêu cầu
• Điều kiện sử dụng (nhiệt độ, môi trường ăn mòn, v.v.)