ニッケル基超合金

目次

概要

ニッケル基超合金 は、現代の高性能エンジニアリング用途のバックボーンであり、特に極めて高い耐久性と耐高温性が要求される産業で使用されている。これらの超合金は材料科学の驚異であり、卓越した強度、耐酸化性、耐クリープ性を示す。航空宇宙産業、発電産業、化学処理産業など、部品が過酷な使用環境に直面する分野で主に使用されている。

ニッケル基超合金の主なハイライト：

  • 優れた高温性能
  • 卓越した機械的強度
  • 熱クリープ変形に対する高い耐性
  • 良好な表面安定性
  • 耐食性と耐酸化性

これらの合金を深く理解するには、その組成、特性、用途などを探求する必要があります。それでは、さっそくこれらの魅力的な材料の複雑な詳細を明らかにしていきましょう。

チタン合金 Ti64

組成と特性 ニッケル基超合金

ニッケル基超合金は、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン、アルミニウムを主成分とし、チタン、タングステン、レニウムなどの他の元素がわずかに添加されています。正確な組成は、特定の合金とその用途によって大きく異なります。

表：ニッケル基超合金の種類、組成、特性および特徴

合金名構成主要物件特徴
インコネル718Ni-52%、Cr-19%、Fe-18%、Nb-5%、Mo-3%、Ti-1%、Al-0.5%高温下での優れた引張強度と耐破断性析出硬化性、良好な溶接性
ハステロイXNi-47%、Cr-22%、Fe-18%、Mo-9%、Co-1.5%、W-0.6%優れた耐酸化性、良好な成形性酸化性および還元性の環境に強い
ワスパロイNi-58%、Cr-19%、Co-13%、Mo-4.3%、Ti-3%、Al-1.4%870℃までの高温で高い強度と耐酸化性ガスタービンや高速機体に使用
ルネ41Ni-53%、Cr-19%、Co-11%、Mo-10%、Ti-3%、Al-1.5%優れた高温強度、耐酸化性タービンブレード、ダイカスト用途に使用
ニモニック80ANi-76%、Cr-19.5%、Ti-2.5%、Al-1.4%、Fe-0.5%優れた耐食性と耐酸化性、高い耐クリープ性ガスタービン部品、原子炉に使用
アロイ625Ni-61%、Cr-21.5%、Mo-9%、Nb-3.6%、Fe-2.5%、C-0.1%優れた疲労・熱疲労特性航空宇宙、海洋、化学処理に使用
ヘインズ 282Ni-57%、Cr-19.5%、Co-10.5%、Mo-8.5%、Ti-2.1%、Al-1.5%、Fe-1.5%、Mn-0.06%、Si-0.15%、C-0.06%高いクリープ強度、良好な熱安定性ガスタービンやその他の高温用途に最適
インコロイ800Ni-32.5%、Fe-46%、Cr-21%、C-0.05%、Mn-1.5%、Si-1%、Al-0.4%、Ti-0.4%優れた耐酸化性、耐浸炭性熱交換器、炉部品に使用
マーM247Ni-60%、Cr-10%、Co-10%、W-10%、Al-5.5%、Ti-1%、Ta-3%、Hf-1.5%、C-0.15%、B-0.015%、Zr-0.05%優れた耐クリープ性と高温強度タービンブレード、航空宇宙用途に使用
ウディメット720Ni-58%、Cr-19%、Co-15%、Mo-3%、Ti-5%、Al-2.5%、Fe-0.5%、C-0.03%高い引張強度と破断強度、優れた耐酸化性ガスタービンエンジン、高ストレス環境で使用

ニッケル基超合金の用途

ニッケル基超合金は、その卓越した特性により、様々な厳しい環境下で使用されています。ここでは、ニッケル基超合金が欠かせない主要な用途をいくつかご紹介します。

表：ニッケル基超合金の用途と使用例

産業申し込み詳細
航空宇宙タービンブレード高い強度と高温下での耐酸化性により、効率性と耐久性を確保
発電ガスタービン部品高い熱応力と腐食環境に耐え、長寿命を実現
化学処理熱交換器とリアクター腐食性化学物質や高温に対する優れた耐性により、安全で効率的なプロセスを実現します。
マリン潜水艦部品海水中での耐食性と高圧に耐える強度
自動車ターボチャージャー用ホイール高温・高速回転での性能向上
石油・ガス掘削装置過酷な掘削条件に耐える高い耐摩耗性と強度
原子力炉心構成部品優れた耐放射線性と熱安定性
メディカル補綴とインプラント長期信頼性のための生体適合性と耐腐食性
エレクトロニクス高温エレクトロニクス極端な熱環境における安定性と性能
ディフェンスジェットエンジンとミサイル部品過酷な運用条件下での信頼性と性能

仕様、サイズ、等級、規格

の仕様、サイズ、等級、規格を定める。 ニッケル基超合金 は、その用途や業界の要件によって異なります。これらの詳細をまとめた包括的な表をご覧ください。

表：ニッケル基超合金の規格、サイズ、グレード、および標準規格

合金名仕様サイズグレード規格
インコネル718AMS5662、ASM B637バー：直径0.5～12インチUNS N07718AMS、ASTM、ISO
ハステロイXAMS 5536、ASM B435シート0.015-0.187インチ厚UNS N06002AMS、ASTM
ワスパロイAMS5706、ASM B637バー：直径0.5～6インチUNS N07001AMS、ASTM
ルネ41午前5545、午前5712シート0.02-0.187インチ厚UNS N07041AMS、ASTM
ニモニック80AAMS5828、ASM B637バー：直径0.25～8インチUNS N07080AMS、ASTM、ISO
アロイ6255666、B446バー：直径0.5～12インチUNS N06625AMS、ASM、ASME
ヘインズ 282AMS5914、ASM B572バー：直径0.5～6インチUNS N07208AMS、ASM、ASME
インコロイ800ASTM B408、AMS 5766バー：直径0.25～10インチUNS N08800ASM、ASME、ISO
マーM247独自仕様鋳物：特注サイズ–独自
ウディメット720AMS 5664、ASM B637バー：直径0.5～8インチUNS N07720AMS、ASM、ASME

サプライヤーと価格 ニッケル基超合金

ニッケル基超合金に依存している業界にとって、 信頼できるサプライヤーを見つけ、価格設定の詳細を 理解することは非常に重要です。以下に、代表的なサプライヤーと価格情報 の概要を示します。

表：ニッケル基超合金のサプライヤーと価格詳細

サプライヤー名利用可能な合金価格帯（kgあたり）所在地連絡先
ATIメタルズインコネル718、ハステロイX$50 – $100アメリカwww.atimetals.com、+1 800-289-8443
ヘインズ・インターナショナルヘインズ282、ハステロイX$70 – $120アメリカwww.haynesintl.com、+1 765-456-6000
特殊金属ニモニック80A、インコロイ800$60 – $110英国、米国www.specialmetals.com、+1 304-526-5100
カーペンター・テクノロジーワスパロイ、合金625$80 – $130アメリカ、ヨーロッパwww.cartech.com、+1 610-208-2000
VSMPO-AVISMAレネ 41, Mar-M247$90 – $150ロシアwww.vsmpo.ru, +7 343 45 55 204
VDMメタルズ合金625、インコネル718$70 – $120ドイツwww.vdm-metals.com, +49 2392 55-0
アレゲニー・テクノロジーズインコネル718、合金625$50 – $110アメリカ www.atimetals.com、+1 800-289-8443
アルコニック ウディメット720、レネ41$100 – $160アメリカ, グローバルwww.arconic.com、+1 412-315-2900
エラスティール ニモニック80A、ワスパロイ$80 – $140フランス www.erasteel.com, +33 1 53 32 30 00
プレシジョン・キャストパーツ社マーM247、ワスパロイ$90 – $150アメリカ, グローバルwww.precast.com、+1 503-946-4800

ニッケル基超合金の利点

ニッケル基超合金は、高応力、高温の用途に最適な材料となるいくつかの利点を誇っています。主要な利点のいくつかを掘り下げてみよう。

表：ニッケル基超合金の利点

メリット説明
高温耐性1000℃を超える温度でも強度と安定性を維持
耐食性酸化、硫化、その他の高温腐食に強い。
機械的強度優れた引張強度と破断強度は、高ストレス環境において極めて重要である。
クリープ抵抗高い応力と温度に長時間さらされた場合の変形を最小限に抑える。
耐疲労性耐疲労性に優れ、繰り返し荷重条件に最適。
汎用性航空宇宙、発電、化学処理など幅広い産業に適している。
耐久性過酷な環境下でも長寿命
熱安定性広い温度範囲で安定した機械的特性
加工性複雑な部品設計に不可欠な精密加工が可能。
カスタマイズ性合金組成は、特定のアプリケーション要件に合わせて調整することができます。

のデメリット ニッケル基超合金

ニッケル基超合金には多くの利点がありますが、一定の限界もあります。ここでは、潜在的な欠点のいくつかを紹介する。

表：ニッケル基超合金の欠点

デメリット説明
高コスト原材料費と複雑な製造工程により高価である。
機械加工の課題他の素材に比べ機械加工が難しく、特殊な工具や技術を必要とする。
密度比較的密度が高く、重量が重視される用途では欠点となる可能性がある。
空室状況特定の合金やグレードの供給が限られているため、リードタイムが長くなる可能性がある。
リサイクルの複雑さこれらの超合金のリサイクルは、その複雑な組成のために困難である。
製作の難しさ高度な製造技術が必要で、時間とコストがかかる。
熱伝導率他の高温材料に比べて低い熱伝導率
環境への影響原材料の採取と加工は、環境に大きな影響を与える可能性がある。
アレルギー反応個人によってはニッケルアレルギーの可能性がある
限定サプライヤー高品質の超合金を生産できるサプライヤーが減少し、市場競争に影響を与える。

比較 ニッケル基超合金

様々なニッケル基超合金を比較することは、特定の用途に適した材料を選択するのに役立ちます。ここでは、主要なパラメータに基づく詳細な比較を示します。

表：ニッケル基超合金の比較

合金強さ耐熱温度耐食性加工性コスト
インコネル718高い700℃まで素晴らしいグッド中程度
ハステロイX中程度1200℃まで並外れたフェア高い
ワスパロイ非常に高い最高870℃までグッドフェア高い
ルネ41非常に高い1000℃まで素晴らしい難しい高い
ニモニック80A高い最高815℃までグッドグッド中程度
アロイ625高い最高982℃まで素晴らしいグッド高い
ヘインズ 282非常に高い980℃までグッドフェア高い
インコロイ800中程度700℃まで素晴らしいグッド中程度
マーM247非常に高い最高1150℃までグッド難しい非常に高い
ウディメット720非常に高い最高950℃まで素晴らしいフェア高い
ニッケル基超合金

よくあるご質問

表：ニッケル基超合金に関するよくある質問

質問答え
ニッケル基超合金とは？ニッケルを主成分とする高性能合金で、過酷な環境用に設計されている。
ニッケル基超合金はどのような産業で使用されていますか？航空宇宙、発電、化学処理、海洋、自動車など。
なぜニッケル基超合金は高価なのか？原材料のコストと複雑な製造工程のためだ。
ニッケル基超合金はリサイクル可能か？そうだが、複雑な組成のため、リサイクルは複雑だ。
ニッケル基超合金の限界温度は？合金によっては1200℃まで耐えることができる。
ニッケル基超合金に健康上の懸念はありますか？人によってはニッケルアレルギーの可能性がある。
ニッケル基超合金の製造方法は？鋳造、鍛造、粉末冶金などのプロセスを通じて。
ニッケル基超合金の耐食性とは？高いクロム含有量と他の合金元素が優れた耐食性をもたらす。
これらの超合金は溶接できるのか？そうだが、溶接には特別な技術と溶接後の処理が必要だ。
ニッケル基超合金と他の超合金の比較は？一般に、高温性能と耐食性に優れている。

結論

ニッケル基超合金は、最も厳しいエンジニアリング環境において、その性能を発揮するために不可欠な材料です。その卓越した特性は、失敗が許されない産業界で不可欠なものとなっています。ニッケル基超合金の組成、特性、用途、そしてトレードオフを理解することで、エンジニアと材料科学者は、技術と革新の限界を押し広げるために、情報に基づいた決定を下すことができます。

今度ジェットエンジンやガスタービンを見かけたら、縁の下の力持ちであるニッケル基超合金のことを思い出してください。

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