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Nimonic 90

Nimonic 90 एक उच्च-प्रदर्शन प्रिसिपिटेशन-हार्डन्ड सुपरएलॉय है, जिसका उपयोग उन CNC घटकों में किया जाता है जिन्हें उत्कृष्ट थर्मल फटीग प्रतिरोध, ऑक्सीकरण सुरक्षा और उच्च यांत्रिक मजबूती की आवश्यकता होती है। यह एयरोस्पेस, न्यूक्लियर और पावर जनरेशन प्रणालियों में प्रयुक्त होता है।

Nimonic 90 का परिचय

Nimonic 90 एक उच्च-प्रदर्शन, निकेल-आधारित सुपरएलॉय है, जिसका मुख्य संघटन निकेल, क्रोमियम और टाइटेनियम से होता है। इसे असाधारण मजबूती, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और दीर्घकालिक तापीय स्थिरता के लिए डिज़ाइन किया गया है। 950°C तक विस्तृत सेवा तापमान रेंज इसे उन घटकों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है जो उच्च यांत्रिक तनाव और संक्षारक वातावरण के संपर्क में रहते हैं, जैसे गैस टरबाइन, पावर जेनरेशन और एयरोस्पेस अनुप्रयोग। मिश्रधातु में एल्युमिनियम, टाइटेनियम और मोलिब्डेनम जैसे एलॉयिंग तत्वों का अनोखा संयोजन उच्च तापमान पर उत्कृष्ट क्रीप प्रतिरोध और ऑक्सीकरण प्रतिरोध प्रदान करता है।

अपनी उत्कृष्ट यांत्रिक विशेषताओं के कारण, Nimonic 90 को अक्सर एयरोस्पेस, पावर जेनरेशन और न्यूक्लियर उद्योगों की कठोर आवश्यकताओं को पूरा करने हेतु CNC मशीनिंग सेवाओं के माध्यम से प्रोसेस किया जाता है। यह प्रोसेसिंग विधि टरबाइन ब्लेड्स, दहन कक्षों और अन्य क्रिटिकल घटकों के लिए आवश्यक टाइट टॉलरेंस हासिल करने के लिए आदर्श है। इसके अतिरिक्त, CNC मशीनिंग अत्यधिक वातावरण में काम करने वाले भागों में उच्च सटीकता सुनिश्चित करती है, जिससे संरचनात्मक अखंडता और लंबे समय तक टिकाऊ प्रदर्शन मिलता है।

Nimonic 90 के रासायनिक, भौतिक और यांत्रिक गुण

Nimonic 90 (UNS N07090 / W.Nr. 2.4632 / AMS 5586) एक प्रीसिपिटेशन-हार्डन्ड सुपरएलॉय है, जिसकी मजबूती गामा-प्राइम (γ′) प्रीसिपिटेट्स के बनने से बढ़ती है। यह मिश्रधातु की स्ट्रेंथ, क्रीप प्रतिरोध और तापीय स्थिरता को बढ़ाता है, विशेषकर उन अनुप्रयोगों में जहाँ लंबे समय तक उच्च तापमान का एक्सपोज़र होता है।

रासायनिक संरचना (सामान्य)

तत्व	संरचना सीमा (वज़न %)	मुख्य भूमिका
निकेल (Ni)	शेष (≥55.0)	तापीय स्थिरता और बेस मैट्रिक्स मजबूती प्रदान करता है
क्रोमियम (Cr)	19.0–22.0	ऑक्सीकरण और हॉट करोजन प्रतिरोध बढ़ाता है
कोबाल्ट (Co)	15.0–20.0	क्रीप और थकान प्रतिरोध बढ़ाता है
मोलिब्डेनम (Mo)	4.0–6.0	सॉलिड-सॉल्यूशन सुदृढ़ीकरण और कार्बाइड निर्माण
टाइटेनियम (Ti)	2.0–2.6	Ni₃Ti गामा-प्राइम प्रीसिपिटेट्स बनाता है
एल्युमिनियम (Al)	1.0–1.5	उच्च-तापमान शक्ति के लिए γ′ फेज़ हार्डनिंग बढ़ाता है
आयरन (Fe)	≤2.0	अवशिष्ट तत्व
कार्बन (C)	≤0.10	कार्बाइड प्रीसिपिटेशन के माध्यम से क्रीप स्ट्रेंथ बढ़ाता है
मैंगनीज़ (Mn)	≤1.0	हॉट वर्किंग विशेषताओं में सुधार करता है
सिलिकॉन (Si)	≤1.0	ऑक्सीकरण प्रतिरोध में सहायता करता है
सल्फर (S)	≤0.015	मशीनिंग और वेल्डिंग के दौरान हॉट क्रैकिंग से बचने हेतु नियंत्रित

भौतिक गुण

गुण	मान (सामान्य)	परीक्षण मानक/स्थिति
घनत्व	8.65 g/cm³	ASTM B311
गलन सीमा	1340–1390°C	ASTM E1268
तापीय चालकता	100°C पर 12.5 W/m·K	ASTM E1225
विद्युत प्रतिरोधकता	20°C पर 1.15 µΩ·m	ASTM B193
तापीय प्रसार	13.5 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
विशिष्ट ऊष्मा क्षमता	20°C पर 445 J/kg·K	ASTM E1269
इलास्टिक मॉड्यूलस	20°C पर 210 GPa	ASTM E111

यांत्रिक गुण (सॉल्यूशन ट्रीटेड + एज्ड)

गुण	मान (सामान्य)	परीक्षण मानक
तन्य शक्ति	1050–1200 MPa	ASTM E8/E8M
यील्ड स्ट्रेंथ (0.2%)	760–840 MPa	ASTM E8/E8M
विस्तार	≥15%	ASTM E8/E8M
कठोरता	230–260 HB	ASTM E10
क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ	850°C पर 250 MPa (1000h)	ASTM E139
थकान प्रतिरोध	उत्कृष्ट	ASTM E466

Nimonic 90 की प्रमुख विशेषताएँ

उच्च-तापमान शक्ति का बने रहना 850°C पर तन्य शक्ति >1050 MPa और यील्ड स्ट्रेंथ >760 MPa बनाए रखता है, जिससे टरबाइन इंजनों और अन्य उच्च-तापमान प्रणालियों में विश्वसनीय प्रदर्शन मिलता है।
क्रीप प्रतिरोध ASTM E139 के अंतर्गत सत्यापित 850°C पर 1000 घंटे के लिए 250 MPa की क्रीप रप्चर स्ट्रेंथ प्रदर्शित करता है, जो एयरोस्पेस और पावर प्लांट घटकों में दीर्घकालिक स्थिरता सुनिश्चित करता है।
ऑक्सीकरण प्रतिरोध 950°C तक ऑक्सीकरण के प्रति प्रतिरोधी, एक स्थिर Cr₂O₃ ऑक्साइड परत बनाता है जो द्रव्यमान हानि और सतह क्षरण को उच्च-तापमान वातावरण में न्यूनतम करती है।
थर्मल थकान में टिकाऊपन 13.5 µm/m·°C का कम तापीय प्रसार गुणांक बार-बार हीटिंग/कूलिंग चक्रों में तनाव संचय को कम करता है।
बेहतर संरचनात्मक स्थिरता γ′ प्रीसिपिटेट्स और Mo-समृद्ध कार्बाइड्स—दोनों द्वारा सुदृढ़, जिससे उच्च यांत्रिक और तापीय तनाव के संपर्क में रहने वाले रोटेटिंग पार्ट्स और फास्टनर्स में क्रीप व थकान के प्रति प्रतिरोध बढ़ता है।

Nimonic 90 के लिए CNC मशीनिंग चुनौतियाँ और समाधान

मशीनिंग चुनौतियाँ

उच्च कठोरता और घर्षणशीलता

गामा-प्राइम और अन्य हार्ड फेज़ विशेषकर बिना-कोटिंग कार्बाइड टूल्स पर तेज टूल वियर का कारण बनते हैं।

कम ऊष्मा अपसारण

Nimonic 90 की तापीय चालकता कम होती है, जिससे कटिंग ज़ोन तापमान अधिक हो जाता है और आयामी ड्रिफ्ट व थर्मल क्रैकिंग हो सकती है।

वर्क हार्डनिंग

यह मिश्रधातु तेजी से वर्क हार्डन करती है, इसलिए सतह फिनिश और आयामी सटीकता बनाए रखने हेतु सटीक कटिंग पैरामीटर्स और तेज टूल्स आवश्यक होते हैं।

अनुकूलित मशीनिंग रणनीतियाँ

टूल चयन

पैरामीटर	सिफारिश	तर्क
टूल सामग्री	फाइन-ग्रेन कार्बाइड (K30), फिनिशिंग के लिए CBN इन्सर्ट्स	उच्च-तापमान घिसाव प्रतिरोध
कोटिंग	AlTiN या TiSiN (3–5 µm PVD)	ऊष्मा और गॉलिंग के विरुद्ध सुरक्षा
ज्यामिति	पॉज़िटिव रेक, होन्ड एज (~0.05 mm)	कटिंग फोर्स और कंपन कम करता है

कटिंग पैरामीटर (ISO 3685 अनुरूप)

ऑपरेशन	गति (m/min)	फीड (mm/rev)	कट की गहराई (mm)	कूलेंट प्रेशर (bar)
रफिंग	10–15	0.15–0.25	1.5–2.5	100–120
फिनिशिंग	25–40	0.05–0.10	0.3–1.0	120–150

मशीन किए गए Nimonic 90 भागों के लिए सतह उपचार

हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP)

HIP थकान शक्ति को >20% तक बढ़ाता है और आंतरिक पोरोसिटी को समाप्त करता है। सामान्य प्रोसेसिंग कंडीशन्स में 1100°C और 100–150 MPa पर 2–4 घंटे शामिल हैं, जिससे संरचनात्मक घटकों के लिए 100% डेंसिफिकेशन सुनिश्चित होता है।

हीट ट्रीटमेंट

हीट ट्रीटमेंट में ~1120°C पर सॉल्यूशन एनीलिंग के बाद 850–870°C पर एजिंग शामिल होती है, ताकि γ′ प्रीसिपिटेशन अधिकतम हो सके। यह प्रक्रिया दीर्घकालिक सेवा में क्रीप प्रतिरोध और आयामी स्थिरता में सुधार करती है।

सुपरएलॉय वेल्डिंग

सुपरएलॉय वेल्डिंग में मैचिंग फिलर मेटल (जैसे, ERNiCrCoMo-1) का उपयोग वेल्ड स्ट्रेंथ को बेस मेटल के >90% तक सुनिश्चित करता है और प्रेशर-रिटेनिंग जॉइंट्स में क्रैकिंग को न्यूनतम करता है।

थर्मल बैरियर कोटिंग (TBC)

TBC कोटिंग APS या EB-PVD विधियों द्वारा 100–300 µm य्ट्रिया-स्टेबलाइज़्ड ज़िरकोनिया (YSZ) परत लगाती है, जिससे टरबाइन घटकों में सब्सट्रेट तापमान को 200°C तक कम किया जा सकता है।

इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM)

EDM हार्डन्ड सेक्शंस पर ±0.005 mm की फीचर टॉलरेंस बिना थर्मल स्ट्रेस उत्पन्न किए हासिल करता है, जो कूलिंग होल्स और थिन-वॉल्ड स्ट्रक्चर्स के लिए आदर्श है।

डीप होल ड्रिलिंग

डीप होल ड्रिलिंग L/D अनुपात >30:1 के साथ स्ट्रेटनेस <0.3 mm/m और Ra <1.6 µm सुनिश्चित करती है, जो उच्च-तापमान हार्डवेयर में कूलिंग चैनलों के लिए उपयुक्त है।

सामग्री परीक्षण और विश्लेषण

सामग्री परीक्षण में 850°C/1000h पर क्रीप रप्चर वैलिडेशन, XRD फेज़ विश्लेषण, SEM माइक्रोस्ट्रक्चर समीक्षा, और ASME मानकों के अनुसार अल्ट्रासोनिक फ्लॉ डिटेक्शन शामिल हैं।

Nimonic 90 घटकों के औद्योगिक अनुप्रयोग

एयरोस्पेस टरबाइन इंजन: अत्यधिक तापीय और यांत्रिक तनाव के अधीन टरबाइन ब्लेड्स, वेन्स और डिस्क घटक।
पावर जेनरेशन: गैस टरबाइनों और उच्च-दक्षता हीट रिकवरी सिस्टम्स में कंबस्टर्स, ट्रांज़िशन डक्ट्स और संरचनात्मक बोल्टिंग।
न्यूक्लियर एनर्जी सिस्टम्स: उच्च-रेडिएशन, उच्च-दाब रिएक्टर वातावरण में उपयोग होने वाले स्प्रिंग्स, वाल्व इंटरनल्स और स्पेसर्स।
ऑटोमोटिव परफॉर्मेंस सिस्टम्स: ऑक्सीकरण और थकान प्रतिरोध की आवश्यकता वाले एग्जॉस्ट ब्रैकेट्स, टर्बो घटक और थर्मल शील्ड्स।
औद्योगिक हीटिंग उपकरण: 1000°C तक तापमान के संपर्क में रहने वाले रेटॉर्ट्स, रेडिएंट ट्यूब्स और हीट-ट्रीटिंग फिक्स्चर्स।