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La barra Nimonic 105, designada como UNS N12105 y número de material W.Nr. 2.4634, es una superaleación de níquel-cromo-cobalto reforzada por adiciones de molibd...
La barra Nimonic 105, designada como UNS N12105 y número de material W.Nr. 2.4634, es una superaleación de níquel-cromo-cobalto reforzada con adiciones de molibdeno, aluminio y titanio. Está diseñada para ofrecer una excepcional resistencia a altas temperaturas y a la fluencia, lo que la hace adecuada para los componentes de sección caliente más exigentes de los motores de turbina de gas, en particular las piezas giratorias que funcionan a temperaturas de hasta 950°C (1740°F) aproximadamente. Esta forma en barra es un material esencial para el mecanizado y forja de álabes de turbina, discos y otros componentes sometidos a grandes esfuerzos en la industria aeroespacial y de generación de energía.
El Nimonic 105 pertenece a una clase de superaleaciones a base de níquel forjadas de alto rendimiento, diseñadas para aplicaciones exigentes a altas temperaturas y con elevadas tensiones. Combina el endurecimiento por solución sólida aportado por el cobalto y el molibdeno con el endurecimiento por precipitación proporcionado por el aluminio y el titanio, que forman la fase gamma prima (γ’). La aleación es conocida por su excelente resistencia a la fluencia y a la rotura a largo plazo, así como por su buena resistencia a la oxidación. Las barras y los lingotes son materia prima esencial para la fabricación de piezas giratorias críticas en las etapas de mayor temperatura de las turbinas.
La extraordinaria capacidad a altas temperaturas de la barra Nimonic 105 se consigue gracias a una compleja composición multielemental. Suministrada por Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd., la barra se fabrica siguiendo especificaciones aeroespaciales precisas para garantizar un rendimiento constante.
| Elemento | Porcentaje (%) – Rango típico | Función principal en la aleación |
|---|---|---|
| Níquel (Ni) | Saldo | Elemento básico; forma la matriz austenítica y favorece la precipitación de γ’. |
| Cromo (Cr) | 14.0 – 15.7 | Proporciona resistencia a la oxidación y a la corrosión en caliente. |
| Cobalto (Co) | 18.0 – 22.0 | Adición significativa; proporciona un potente refuerzo de la solución sólida y mejora la estabilidad a altas temperaturas. |
| Molibdeno (Mo) | 4.5 - 5.5 | Proporciona un refuerzo de la solución sólida y mejora la resistencia a la fluencia. |
| Aluminio (Al) | 4.5 – 4.9 | Elemento de endurecimiento primario; forma la fase gamma prima (γ’) de refuerzo Ni₃Al. |
| Titanio (Ti) | 0.9 – 1.5 | Elemento de endurecimiento secundario; sustituye a la fase γ’ (Ni₃(Al,Ti)). |
| Carbono (C) | 0.12 – 0.20 | Controlado para formar carburos reforzantes en los límites de grano. |
| Boro (B) | 0.003 – 0.010 | Adición de trazas para reforzar los límites de grano. |
| Circonio (Zr) | 0.03 – 0.10 | Adición de trazas para mejorar la vida útil a la rotura por fluencia y la ductilidad. |
| Manganeso (Mn) | 1,0 máx. | Elemento residual. |
| Silicio (Si) | 1,0 máx. | Elemento residual. |
| Hierro (Fe) | 1,0 máx. | Impureza; se mantiene muy baja. |
| Cobre (Cu) | 0,2 máx. | Impureza. |
Las propiedades mecánicas de la barra Nimonic 105 se desarrollan mediante un riguroso proceso de tratamiento térmico de disolución y envejecimiento. Su resistencia a altas temperaturas, en particular a la fluencia, es su característica definitoria.
Resistencia clave a altas temperaturas
| Propiedad mecánica | Valor típico a temperatura ambiente (envejecido) | Especificación pertinente (por ejemplo, AMS) | |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | ≥ 1100 MPa (160 ksi) | Excelente retención a 850°C | AMS 5703 (Barra y forja) |
| Límite elástico (0.2% Offset) | ≥ 760 MPa (110 ksi) | Alta resistencia a la fluencia | – |
| Elongación en 4D | ≥ 10% | Mantiene la ductilidad tras el envejecimiento | – |
| Dureza | 32 – 40 HRC | – | – |
| Resistencia a la rotura por fluencia (1000h) | N/A | ≈ 170 MPa (25 ksi) a 950°C / 1740°F | – |
Las propiedades físicas de la aleación 105 son críticas para el diseño en maquinaria rotativa de alta temperatura.
Notas / Estado
| Propiedad física | Valor a temperatura ambiente (20°C / 68°F) | |
|---|---|---|
| Densidad | 7,92 g/cm³ (0,286 lb/pulg³) | – |
| Intervalo de fusión | 1280 – 1345 °C (2335 – 2455 °F) | – |
| Calor específico | ≈ 460 J/kg-°C (0,110 BTU/lb-°F) | A 100°C |
| Conductividad térmica | 11,3 W/m-K (78,3 BTU-in/hr-ft²-°F) | A 100°C |
| Coeficiente medio de dilatación térmica | 12,6 μm/m-°C (7,0 μin/in-°F) | 20-100°C (68-212°F) |
| Resistividad eléctrica | 1,30 μΩ-m (51,2 μΩ-in) | A 20°C |
| Módulo de elasticidad (tracción) | 214 GPa (31,0 x 10^6 psi) | A 20°C |
Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd. suministra barra de Nimonic 105 principalmente como tocho de forja y barra para componentes de turbinas aeroespaciales.
| Forma del producto | Tamaños estándar | Especificaciones estándar clave | Condiciones comunes de suministro |
|---|---|---|---|
| Billet de forja / Barra | Diámetro de 100 mm (4″) a 400 mm (16″) | AMS 5703, AMS 5704 (Piezas forjadas), UNS N12105, DIN 17752 (N.º de material 2.4634) | Tratada por disolución (condición A), forjada y tratada por disolución |
| Barra redonda (para mecanizado) | Diámetro de 30 mm a 150 mm | AMS 5703 | Solución tratada y envejecida (lista para mecanizar) |
Los componentes forjados o mecanizados a partir de barra de Nimonic 105 se utilizan en los lugares más críticos de alta temperatura: Turbinas de gas aeroespaciales: Álabes de turbina de alta presión, álabes, discos (piezas forjadas) y juntas giratorias en motores a reacción militares y comerciales antiguos. Turbinas de gas industriales: Álabes y discos de turbina para turbinas terrestres de generación de energía. Componentes de motores de cohetes: Piezas seleccionadas de alta temperatura.
El Nimonic 105 requiere un tratamiento térmico preciso en varias etapas para desarrollar sus propiedades: Solución Tratamiento: Se suele realizar a una temperatura de entre 1150 y 1180 °C (2100-2155 °F), seguida de un enfriamiento rápido (en aceite o con aire forzado). Esto disuelve la fase γ’ y otros compuestos. Envejecimiento primario: Es habitual un proceso de envejecimiento en dos etapas, por ejemplo, a 1050 °C durante 4 horas (enfriamiento al aire), seguido de 700-750 °C durante 16 horas (enfriamiento al aire). Esta precipitación, cuidadosamente controlada, permite obtener el tamaño y la distribución óptimos de las partículas γ’ para garantizar la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la fluencia.
El mecanizado de la barra de Nimonic 105, especialmente en estado envejecido, es extremadamente difícil debido a su elevada resistencia, dureza y tendencia al endurecimiento por deformación. Se considera una de las superaleaciones más difíciles de mecanizar. Para mecanizarlo con éxito se requieren: máquinas herramienta extremadamente rígidas y potentes; herramientas de corte de carburo o cerámica de primera calidad; velocidades de corte muy bajas; avances de moderados a fuertes; y sistemas de refrigeración de alta presión. La mayoría de los componentes críticos se fabrican mediante forja de palanquillas con forma casi de red para minimizar la cantidad de mecanizado difícil necesario.
En general, se considera que el Nimonic 105 es poco soldable. Su alto contenido en aluminio y titanio y su fuerte respuesta al endurecimiento por envejecimiento lo hacen muy susceptible al agrietamiento por deformación y al agrietamiento por licuefacción en la zona afectada por el calor (ZAT) durante la soldadura por fusión. Por este motivo, se suele evitar la soldadura en los componentes rotativos críticos. Pueden utilizarse métodos de unión alternativos, como la soldadura por inercia o por fricción lineal para conjuntos de discos. Cualquier soldadura requiere tratamientos térmicos exhaustivos antes y después de la soldadura y sólo se realiza bajo procedimientos estrictamente controlados.
El precio de la barra de Nimonic 105 de Shanghai NC Metal Materials Co., Ltd. es uno de los más elevados de las superaleaciones forjadas, lo que refleja su compleja composición y su aplicación especializada.
| Factor de fijación de precios | Repercusión en el precio de referencia | Orientaciones para la contratación pública |
|---|---|---|
| Elementos de aleación de alto valor | El alto contenido de cobalto (18-22%) es uno de los principales factores de coste, junto con una cantidad significativa de níquel, molibdeno y aluminio. El cobalto es un metal estratégico y caro. | El Nimonic 105 es un material de primera calidad que sólo se utiliza cuando su resistencia específica a altas temperaturas es absolutamente necesaria. Su coste se justifica por su rendimiento en piezas giratorias críticas. |
| Fabricación especializada | La producción requiere técnicas avanzadas de fundición (VIM/VAR), un complejo procesamiento termomecánico (forja) y un tratamiento térmico preciso en varias fases, todo lo cual añade un coste significativo. | Este material se suministra como producto semiacabado (tocho, barra) para su posterior forja o mecanizado por fabricantes de componentes especializados. |
| Certificación aeroespacial | El material para componentes críticos de vuelo (AMS 5703/5704) requiere una trazabilidad completa, un extenso NDE (inspección ultrasónica) y rigurosos ensayos mecánicos, incluidos ensayos a temperatura elevada y de fluencia, lo que añade un coste sustancial. | El aprovisionamiento suele formar parte de una cadena de suministro cualificada para OEM del sector aeroespacial. Las especificaciones y los requisitos de ensayo no son negociables y son específicos de cada proyecto. |
| Forma y cantidad | Los tochos de forja de gran diámetro y alta integridad son artículos de alto coste. Los pedidos mínimos suelen ser considerables debido a la producción especializada que requieren. | Por lo general, las compras se realizan en función de un proyecto específico y con largos plazos de entrega. No se trata de un artículo de stock. |
Somos precio al por mayor de fábrica, y los precios son más bajos que 95% de proveedores. Nuestra cita profesional le ayudará con su proyecto. Esperando nuestra cooperación a largo plazo. ）
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