Nimonic 80A
Nimonic 80A का परिचय
Nimonic 80A एक प्रीसिपिटेशन-हार्डन्ड निकेल-क्रोमियम मिश्रधातु है, जिसे टाइटेनियम और एल्युमिनियम से सुदृढ़ किया गया है। इसे ऐसे उच्च-तापमान वातावरण के लिए इंजीनियर किया गया है जहाँ असाधारण यांत्रिक मजबूती, क्रीप प्रतिरोध और ऑक्सीकरण प्रतिरोध अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं। यह Nimonic 75 की तुलना में बेहतर उच्च-तापमान शक्ति प्रदान करता है और 815°C तक निरंतर सेवा में संरचनात्मक अखंडता बनाए रखता है, साथ ही 1000°C से अधिक तापमान पर अंतरालिक एक्सपोज़र को भी सहन कर सकता है।
इसकी उत्कृष्ट थर्मल थकान और जंग प्रतिरोध क्षमता इसे एयरोस्पेस टरबाइनों, न्यूक्लियर वाल्वों, हाई-प्रेशर स्प्रिंग्स और ऑटोमोटिव टर्बोचार्जर घटकों के लिए पसंदीदा सामग्री बनाती है। Nimonic 80A से बने घटक अक्सर फोर्जिंग या कास्टिंग द्वारा निर्मित किए जाते हैं और टाइट-टॉलरेंस, प्रदर्शन-क्रिटिकल अनुप्रयोगों के लिए CNC मशीनिंग के माध्यम से प्रिसीजन-फिनिश किए जाते हैं।
Nimonic 80A के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण
Nimonic 80A (UNS N07080 / W.Nr. 2.4952 / ASTM B637, B408) एक गामा-प्राइम (γ') सुदृढ़ित मिश्रधातु है, जिसे उच्च-तापमान शक्ति, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और क्रीप/थकान-प्रवण वातावरण में संरचनात्मक विश्वसनीयता के लिए डिज़ाइन किया गया है।
रासायनिक संरचना (सामान्य)
तत्व | संरचना सीमा (वज़न %) | मुख्य भूमिका |
|---|---|---|
निकेल (Ni) | शेष (≥69.0) | मैट्रिक्स जो ऑक्सीकरण प्रतिरोध और तापीय मजबूती प्रदान करता है |
क्रोमियम (Cr) | 18.0–21.0 | सुरक्षात्मक ऑक्साइड स्केल बनाता है; जंग प्रतिरोध बढ़ाता है |
टाइटेनियम (Ti) | 1.8–2.7 | γ'-Ni₃(Al,Ti) बनने के माध्यम से प्रीसिपिटेशन हार्डनिंग |
एल्युमिनियम (Al) | 1.0–1.8 | गामा-प्राइम फेज के माध्यम से मिश्रधातु को सुदृढ़ करता है |
आयरन (Fe) | ≤3.0 | अवशिष्ट तत्व |
कार्बन (C) | ≤0.10 | कार्बाइड प्रीसिपिटेशन और क्रीप व्यवहार को नियंत्रित करता है |
मैंगनीज़ (Mn) | ≤1.0 | हॉट वर्कएबिलिटी में सुधार करता है |
सिलिकॉन (Si) | ≤1.0 | ऑक्सीकरण प्रतिरोध और कास्टिंग गुणों में सुधार करता है |
कॉपर (Cu) | ≤0.2 | हॉट शॉर्टनेस कम करने के लिए सीमित रखा जाता है |
सल्फर (S) | ≤0.015 | वेल्डिंग में हॉट क्रैकिंग कम करने हेतु नियंत्रित |
भौतिक गुण
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक/स्थिति |
|---|---|---|
घनत्व | 8.19 g/cm³ | ASTM B311 |
गलन सीमा | 1320–1380°C | ASTM E1268 |
तापीय चालकता | 100°C पर 11.4 W/m·K | ASTM E1225 |
विद्युत प्रतिरोधकता | 20°C पर 1.08 µΩ·m | ASTM B193 |
तापीय प्रसार | 13.3 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता | 20°C पर 435 J/kg·K | ASTM E1269 |
इलास्टिक मॉड्यूलस | 20°C पर 200 GPa | ASTM E111 |
यांत्रिक गुण (सॉल्यूशन ट्रीटेड + एज्ड)
गुण | मान (सामान्य) | परीक्षण मानक |
|---|---|---|
तन्य शक्ति | 965–1080 MPa | ASTM E8/E8M |
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%) | 690–760 MPa | ASTM E8/E8M |
विस्तार | ≥20% | ASTM E8/E8M |
कठोरता | 200–230 HB | ASTM E10 |
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ | 750°C पर 180 MPa (1000h) | ASTM E139 |
थकान प्रतिरोध | उत्कृष्ट | ASTM E466 |
Nimonic 80A की प्रमुख विशेषताएँ
उच्च-तापमान शक्ति: Ni₃(Al,Ti) फेज का प्रीसिपिटेशन 815°C तक निरंतर सेवा में उच्च तन्य और क्रीप शक्ति संभव बनाता है।
ऑक्सीकरण प्रतिरोध: ऑक्सीडाइज़िंग वातावरण में यांत्रिक गुण बनाए रखता है, यहाँ तक कि 1000°C से ऊपर अंतरालिक एक्सपोज़र में भी।
उत्कृष्ट थकान और थर्मल शॉक प्रतिरोध: चक्रीय तापीय और यांत्रिक तनाव के तहत टरबाइन और स्प्रिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।
बेहतर क्रीप और रप्चर लाइफ: विशेष रूप से टरबाइन और रिएक्टरों में बोल्टिंग, वाल्व गाइड्स और प्रेशर-सीलिंग पार्ट्स के लिए उपयुक्त।
Nimonic 80A के लिए CNC मशीनिंग चुनौतियाँ और समाधान
मशीनिंग चुनौतियाँ
वर्क हार्डनिंग
प्रीसिपिटेशन-हार्डन्ड संरचना सतह की कठोरता को तेजी से बढ़ाती है, जिससे समय से पहले टूल वियर और संभावित टॉलरेंस समस्याएँ हो सकती हैं।
कम टूल लाइफ
उच्च-तापमान शक्ति और γ'-Ni₃(Al,Ti) जैसे इंटरमेटैलिक फेज़ से होने वाला घर्षण कार्बाइड टूल्स में फ्लैंक वियर और क्रेटर फॉर्मेशन का कारण बनता है।
ऊष्मा उत्पन्न होना
सीमित तापीय चालकता के कारण ऊष्मा का अपसारण कमजोर रहता है, जिससे थर्मल क्रैकिंग और एज डिफॉर्मेशन की संभावना बढ़ जाती है।
अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ
टूल चयन
पैरामीटर | सिफारिश | तर्क |
|---|---|---|
टूल सामग्री | फाइन-ग्रेन कार्बाइड (K20–K30), या फिनिशिंग के लिए CBN | थर्मल तनाव के तहत उच्च घिसाव प्रतिरोध |
कोटिंग | AlTiN या TiSiN (3–5 µm PVD) | ऑक्सीकरण और चिपकाव का प्रतिरोध कर टूल लाइफ बढ़ाता है |
ज्यामिति | पॉज़िटिव रेक, तेज कटिंग एज, 0.05 mm एज होन | कटिंग फोर्स कम करता है और एज चिपिंग रोकता है |
कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)
ऑपरेशन | गति (m/min) | फीड (mm/rev) | कट की गहराई (mm) | कूलेंट प्रेशर (bar) |
|---|---|---|---|---|
रफिंग | 12–20 | 0.15–0.20 | 1.5–2.5 | 100–120 |
फिनिशिंग | 30–45 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 120–150 |
मशीन किए गए Nimonic 80A भागों के लिए सतह उपचार
हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)
HIP कास्ट या AM घटकों में आंतरिक पोरोसिटी को हटाकर थकान लाइफ और आयामी स्थिरता बढ़ाता है।
हीट ट्रीटमेंट
हीट ट्रीटमेंट गामा-प्राइम फेज़ को स्थिर करता है और उच्च-तनाव, उच्च-तापमान परिस्थितियों के लिए यांत्रिक गुणों का अनुकूलन करता है।
सुपरएलॉय वेल्डिंग
मैचिंग फिलर सामग्री का उपयोग करते हुए सुपरएलॉय वेल्डिंग प्रेशर-बाउंड जॉइंट्स या असेंबलीज़ में अखंडता सुनिश्चित करती है।
थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)
TBC कोटिंग 900°C से ऊपर संचालित टरबाइन और एग्जॉस्ट भागों के लिए सुरक्षा प्रदान करती है।
इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM)
EDM हीट-ट्रीटेड सतहों पर अवशिष्ट तनाव उत्पन्न किए बिना सब-10 µm टॉलरेंस प्राप्त करता है।
डीप होल ड्रिलिंग
डीप होल ड्रिलिंग L/D > 20:1 वाले बोल्ट्स, स्प्रिंग्स और फ्यूल लाइनों में आंतरिक फीचर्स के निर्माण के लिए।
सामग्री परीक्षण और विश्लेषण
सामग्री परीक्षण में टेंसाइल टेस्टिंग, क्रीप लाइफ, माइक्रोस्ट्रक्चर वैलिडेशन, और अल्ट्रासोनिक या पेनिट्रेंट इंस्पेक्शन शामिल हैं।
Nimonic 80A घटकों के औद्योगिक अनुप्रयोग
एयरोस्पेस टरबाइन सिस्टम
टर्बाइन ब्लेड्स, दहन घटक, सील्स और नोज़ल वेन्स, जो थर्मल साइकलिंग वातावरण में काम करते हैं।
न्यूक्लियर और पावर जेनरेशन
रिएक्टर्स में वाल्व स्पिंडल्स, कंट्रोल रॉड्स और गाइड स्लीव्स, जिनमें दीर्घकालिक यांत्रिक और क्रीप स्थिरता आवश्यक होती है।
ऑटोमोटिव टर्बोचार्जर सिस्टम
स्प्रिंग्स, ब्रैकेट्स और हाउसिंग्स, जो बदलते तापीय और यांत्रिक लोड के अधीन रहते हैं।
औद्योगिक भट्टियाँ और हीट ट्रीटमेंट
रेटॉर्ट्स, हैंगर्स और ग्रेट्स, जो 1000°C तक ऑक्सीडाइज़िंग या कार्बुराइजिंग वातावरण के संपर्क में रहते हैं।
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