NB6946 Nickel-Niob-Vorlegierung

Nickel-Niob-Vorlegierung Beschreibung

Die Nickel-Niob-Vorlegierung (NiNb) besteht zu 60-65 % aus Niob und zu 35-40 % aus Nickel mit streng kontrollierten Verunreinigungen (Fe ≤0,5 %, Al/Si ≤0,1 %, C ≤0,05 %, O ≤0,15 %). Sie dient als Umwandlungszusatz in Superlegierungen auf Nickelbasis, indem sie die Bildung von Ausscheidungen mit Gamma-Doppelkorn (γ'') (Ni₃Nb) während der Alterungswärmebehandlung ermöglicht. Diese kohärenten, scheibenförmigen nanoskaligen Ausscheidungen (10-50 nm Durchmesser) behindern die Versetzungsbewegung und verleihen eine außergewöhnliche Hochtemperaturfestigkeit (>1.000 MPa bei 700°C) und Kriechfestigkeit (Bruchfestigkeit >500 Stunden bei 750°C/300 MPa). Der niedrige Sauerstoffgehalt der Legierung verhindert die Bildung von Oxideinschlüssen und gewährleistet eine mikrostrukturelle Homogenität, die für die Ermüdungsbeständigkeit bei thermischen Zyklen (z. B. 10⁴ Zyklen bei 800°C) entscheidend ist. NiNb-modifizierte Superlegierungen weisen eine hervorragende Oxidationsstabilität durch schützende Chrom-Aluminiumoxid-Schichten auf, die der Sulfidierung und Heißkorrosion in aggressiven Umgebungen wie Abgasen widerstehen. Elektrisch gesehen verbessert Niob die Wärmeleitfähigkeit (12 W/m-K bei 800 °C) für eine effiziente Wärmeableitung in Turbinenschaufeln und erhält gleichzeitig die Duktilität (15-20 % Dehnung) durch verfeinerte Korngrenzen. Die Legierung schmilzt bei 1.350-1.450°C und löst sich gleichmäßig in Superlegierungsschmelzen ohne Seigerungen auf. Das optimierte Nb/Ni-Verhältnis gewährleistet eine vollständige γ''-Ausscheidung ohne spröde Laves-Phasenbildung. Zu den Anwendungen gehören Turbinenscheiben aus Inconel 718, Brennstoffhüllen für Kernreaktoren und Schubkammern für Raketen, bei denen NiNb die Lebensdauer um das 3 bis 5fache über die herkömmlicher Legierungen hinaus verlängert, indem es die Mikrostrukturen gegen Vergröberung bei Temperaturen bis zu 850°C stabilisiert.

Anwendungen von Nickel-Niob-Vorlegierungen

NiNb (60-65% Nb, 35-40% Ni) ist von zentraler Bedeutung in Superlegierungen für die Luft- und Raumfahrt, wie z. B. Inconel 718, wo es während der Alterung Gamma-Doppelkristalle (γ'') ausscheidet (Ni₃Nb). Diese nanoskaligen intermetallischen Verbindungen bieten eine außergewöhnliche Hochtemperaturfestigkeit (>1.000 MPa bei 700°C), Kriechfestigkeit (Bruchfestigkeit >500 Stunden bei 750°C) und Oxidationsstabilität für Turbinenscheiben von Düsentriebwerken, Brennkammerauskleidungen und Raketendüsen. In der Energieinfrastruktur verbessert NiNb die Brennstoffhüllen von Kernreaktoren und Gasturbinenschaufeln, indem es Strahlungsschäden und thermischer Ermüdung widersteht. In der additiven Fertigung werden mit NiNb modifizierte Pulver für 3D-gedruckte Komponenten eingesetzt, die eine Gefügestabilität von über 800 °C erfordern.

Verpackung von Nickel-Niob-Vorlegierungen

Unsere Produkte werden in kundenspezifischen Kartons verschiedener Größen verpackt, die auf den Materialabmessungen basieren. Kleine Artikel werden sicher in PP-Kartons verpackt, während größere Artikel in maßgefertigte Holzkisten gelegt werden. Wir achten auf die strikte Einhaltung der kundenspezifischen Verpackung und die Verwendung geeigneter Polstermaterialien, um einen optimalen Schutz während des Transports zu gewährleisten.

Verpackung: Karton, Holzkiste, oder kundenspezifisch.

Bitte sehen Sie sich die Verpackungsdetails zu Ihrer Information an.

Herstellungsprozess

1)Prüfverfahren

(1)Analyse der chemischen Zusammensetzung - Verifiziert mit Techniken wie GDMS oder XRF, um die Einhaltung der Reinheitsanforderungen zu gewährleisten.

(2)Prüfung der mechanischen Eigenschaften - Umfasst Zugfestigkeit, Streckgrenze und Dehnungstests zur Bewertung der Materialleistung.

(3)Maßprüfung - Misst Dicke, Breite und Länge, um die Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen zu gewährleisten.

(4)Prüfung der Oberflächenqualität - Überprüfung auf Defekte wie Kratzer, Risse oder Einschlüsse durch Sicht- und Ultraschallprüfung.

(5)Härteprüfung - Bestimmung der Materialhärte zur Bestätigung der Gleichmäßigkeit und mechanischen Zuverlässigkeit.

Detaillierte Informationen entnehmenSie bitte den SAM-Prüfverfahren.

Nickel-Niob-Vorlegierung FAQ

Q1. Warum wird NiNb anstelle von reinem Niobium verwendet?

Die Nickelmatrix von NiNb sorgt für eine langsamere, kontrolliertere Auflösung in Superlegierungsschmelzen, verhindert die Nb-Verdampfung und ermöglicht eine homogene γ''-Ausscheidung. Bei reinem Nb besteht die Gefahr der Entmischung und unvollständigen Reaktion.

Q2. Optimale Zugabemenge?

Normalerweise 2-5 Gew.-% in Nickelsuperlegierungen. Überschüssiges Nb (>5 %) kann spröde Laves-Phasen (z. B. NbNi₃) bilden, die die Zähigkeit verringern.

Q3. Grenzwerte für Verunreinigungen?

Kritische Grenzwerte: O ≤0,15% (verhindert Oxideinschlüsse), C ≤0,05% (vermeidet Karbidsprödigkeit), S/P ≤0,02% (minimiert Heißrissbildung).

Verwandte Informationen

1.übliche Herstellungsverfahren

NiNb wird durch Vakuum-Induktionsschmelzen (VIM) oder aluminothermische Reduktion hergestellt:

VIM-Verfahren: Hochreines Niob (99,95%) und elektrolytisches Nickel werden unter Argon in einen MgO-Tiegel gefüllt. Die Charge wird induktiv auf 1.600-1.650°C erhitzt, 2-4 Stunden lang homogenisiert und dann zu Blöcken gegossen. Eine schnelle Abkühlung (<100°C/min) unterdrückt die Nb-Entmischung.

Aluminothermie: Eine Mischung aus Nb₂O₅-Konzentrat, Nickeloxid (NiO) und Aluminiumpulver wird in einem feuerfesten Reaktor entzündet. Durch die exotherme Reaktion (2.200°C) werden die Oxide zu einer geschmolzenen Legierung reduziert, die 60-65% Nb mit <0,15% O ergibt. Die Schlacke (Al₂O₃) wird nach dem Abkühlen abgetrennt.

Die letzten Schritte umfassen das Zerkleinern zu 10-50 mm großen Klumpen und die magnetische Abtrennung der Schlackenreste.