NIMONIC 80A est un superalliage à base de nickel-chrome-à haute résistance-, réputé pour sa résistance exceptionnelle au fluage et ses performances exceptionnelles dans des atmosphères oxydantes à des températures allant jusqu'à 815 degrés (1 500 degrés F). Faisant partie de la célèbre famille NIMONIC, cet alliage durcissable par vieillissement-est renforcé par précipitation par l'ajout de titane et d'aluminium, formant la phase gamma prime cohérente [ '], qui offre une rétention de résistance mécanique supérieure dans des conditions de contraintes élevées et soutenues-. Il offre une excellente résistance à l'oxydation et au tartre, ce qui en fait un matériau de premier choix pour les composants critiques de l'aérospatiale (tels que les aubes, les anneaux et les fixations de turbine), les turbines à gaz industrielles, l'ingénierie nucléaire et les installations et équipements de traitement à haute température. Sa combinaison de fabricabilité, de soudabilité et de stabilité microstructurale à long terme fait du NIMONIC 80A un matériau de référence pour les applications exigeantes où la fiabilité à des températures élevées est primordiale.
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Alliage NIMONIC 80A
Alliage NIMONIC 80A (UNS N07080/W. Nr. 2.4952 & 2.4631)est un alliage de chrome-nickel-forgé, durcissable par vieillissement, renforcé par des ajouts de titane, d'aluminium et de carbone, développé pour être utilisé à des températures allant jusqu'à 815 degrés (1 500 degrés F). Il est produit par fusion à haute fréquence-et coulée dans l'air pour les formes à extruder. Un matériau raffiné par électroslag est utilisé pour les formes à forger. Des versions raffinées sous vide sont également disponibles. L'alliage NIMONIC 80A est actuellement utilisé pour les composants de turbines à gaz (aubes, anneaux et disques), les boulons, les supports de tubes de chaudières nucléaires, les inserts et noyaux de moulage sous pression, ainsi que pour les soupapes d'échappement d'automobiles. La composition chimique limitante de l'alliage est donnée dans le tableau 1 (comme dans les normes britanniques HR1, 201, 401 et 601).
Alliage NIMONIC 80AComposition chimique
Carbone............................................................................0,10 max.
Chrome............................................................................18.0-21.0
Silicium ............................................................................1,0 max
Cuivre..............................................................................0,2 max.
Fer............................................................................................3,0 max.
Manganèse ...................................................................................1,0 max.
Titane............................................................................................1.8-2.7
Aluminium ............................................................................1,0-1,8
Cobalt ......................................................................................2,0 max.
Bore ............................................................................0,008 max.
Zirconium............................................................................0,15 max.
Plomb................................................................................0,0025 max.
Soufre ............................................................................0,015 max.
Nickel.................................................................................................Équilibre
Traitement thermique
Les traitements thermiques préconisés pour l'alliage NIMONIC 80A sont les suivants :
Pour barre extrudée8h/1080 degrés (1976 degrés F)/air frais + 16h/700 degrés (1292 degrés F)/air frais.
Pour barre extrudée, ensuite étirée à froid8h/1080 degrés (1976 degrés F)/air frais + 24h/850 degrés (1562 degrés F)/air frais + 16h/700 degrés (1292 degrés F)/air frais.
Pour tôle laminée à froid2-3 minutes/1 150 degrés (2 102 degrés F)/trempe en lit fluidisé + 20 minutes/1 040 degrés (1904 degrés F)/air frais+4h/750 degrés (1 382 degrés F)/air frais.
Pour tôle soudée2 minutes/1150 degrés (2102 degrés F)/air frais + soudure + 1h/925 degrés (1697 degrés F)/air frais + 4h/750 degrés (1382 degrés F)/air frais.
Pour le recuit intermédiaire de tôle20 minutes/1040 degrés (1904 degrés F)/air frais.
Produits disponibles et spécifications
L'alliage NIMONIC 80A est désigné sous les numéros UNS N07080 et Werkstoff 2.4952 et 2.4631. L'alliage est disponible sous forme de tôle, de barre ronde, de barre plate, de pièce forgée, d'hexagone, de fil, de plaque et de section extrudée.
Les spécifications et les désignations incluent :
Tiges, barres, fils et pièces forgées- BS 3076 et HR 1 ; ASTM B 637 ; AECMA PrEn 2188, 2189, 2190, 2396, 2397 ; AIR 9165-37
Plaque, feuille et bande- BS HR 201, AECMA PrEn 2191
Tuyau et Tube- BS HR 401
Autre- BS HR 601, DIN 17742, AFNOR NC 20TA
Applications
NIMONIC Alloy 80A est déployé dans des environnements critiques à haute température-où une résistance mécanique, une résistance au fluage et une résistance à l'oxydation exceptionnelles sont primordiales. Son portefeuille d'applications est vaste et stratégiquement axé sur les secteurs les plus exigeants de l'aérospatiale, de l'énergie et de la transformation industrielle.
1. Propulsion aérospatiale et moteurs à turbine à gaz
Il s’agit du secteur d’application principal et le plus exigeant sur le plan technologique pour l’alliage NIMONIC 80A.
Aubes et aubes de turbine :
Application:L'alliage est largement utilisé dans la fabrication deaubes de compresseur-haute pressionetpales de turbinedans les moteurs à réaction et les turbines à gaz aéronautiques. Ces composants fonctionnent dans une plage de températures de 550 degrés à 815 degrés (1 000 degrés F à 1 500 degrés F) tout en étant soumis à des contraintes centrifuges extrêmes et à la corrosion par gaz chauds.
Proposition de valeur :Le supérieur du NIMONIC 80Acapacités de fluage et de rupture-par contraintegarantir l'intégrité dimensionnelle et prévenir les défaillances prématurées sous des charges soutenues, contribuant directement à la sécurité, à la fiabilité et aux performances du moteur.
Disques et rotors de turbine :
Application:Il sert de matériau clé pourdisques de turbine forgéset d'autres composants du rotor, qui forment la colonne vertébrale structurelle centrale du moteur.
Proposition de valeur :La résistance élevée à la traction et à la fatigue de l'alliage, obtenue grâce à un traitement thermomécanique, offre la durabilité nécessaire pour résister à d'immenses forces de rotation et à une fatigue à faible cycle-, garantissant ainsi la longévité opérationnelle.
Systèmes de fixation à haute-intégrité :
Application:Utilisé en critiqueboulons, écrous, goujons et joints à ressort-haute températuredans les parties chaudes du moteur.
Proposition de valeur :NIMONIC 80A présente un excellentrésistance à la relaxation du stress, maintenant la charge de serrage et la pression d'étanchéité sur des périodes prolongées à des températures élevées. Cela garantit l’intégrité des joints et évite les fuites de gaz, ce qui est essentiel pour l’efficacité et la sécurité du moteur.
2. Production d’énergie industrielle et turbines marines
Les exigences de fiabilité dans ce secteur exigent des matériaux offrant des performances éprouvées à long terme-en fonctionnement continu.
Application:NIMONIC 80A est spécifié pourlames, disques et attaches fixesdans les-turbines à gaz industrielles lourdes pour les applications de production d'électricité et d'entraînement mécanique.
Proposition de valeur :L'alliagestabilité microstructurale à long-termeet une résistance constante aux températures élevées-permettent des intervalles d'entretien prolongés et une fiabilité opérationnelle inégalée, maximisant la disponibilité des actifs et minimisant les coûts du cycle de vie.
3. Systèmes d'énergie nucléaire
Dans des conceptions spécifiques de réacteurs nucléaires, les performances de l'alliage sous des contraintes thermiques et radiatives combinées sont utilisées.
Application:Il est utilisé dans des composants tels quesupports de tube de surchauffeur, ressorts de retenue du noyau et fixations spécialiséesdans des types de réacteurs avancés tels que les-réacteurs refroidis au gaz-à haute température (HTGR).
Proposition de valeur :Au-delà de ses prouesses à haute-température, le NIMONIC 80A offre des performances acceptablesrésistance au gonflement induit par les radiations-et la compatibilité avec les liquides de refroidissement des réacteurs (par exemple, l'hélium), ce qui en fait un matériau qualifié pour les applications nucléaires critiques.
4. Outillage et traitement thermique à haute-température
La résistance de l'alliage à la déformation et à l'oxydation est mise à profit dans les processus de chauffage et de fabrication industriels.
Application:
Appareils de pressage isostatique à chaud (HIP) :Utilisé pour positionner et soutenir les composants pendant la consolidation.
Paniers et plateaux de traitement thermique :Pour transporter des composants dans des fours de cémentation, de recuit et de brasage.
Gabarits de brasage :Pour un alignement précis des assemblages lors de l'assemblage à haute-température.
Proposition de valeur :NIMONIC 80A offre des performances exceptionnellesrésistance à la distorsion, à l’oxydation et à la carburationsous exposition thermique cyclique. Cela se traduit par une durée de vie prolongée, une contamination réduite des pièces et des coûts de maintenance inférieurs par rapport aux aciers -résistants à la chaleur standard.
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