Überblick über die Materialeigenschaften und Anwendungsbereiche von Inconel 718
Die Superlegierung Inconel 718 (kurz IN718) wird seit einem halben Jahrhundert in Luft- und Raumfahrtmotoren verwendet. Es wurde Anfang der 1960er Jahre von INCO Huntington Alloys (heute Special Meatals Co.) in den Vereinigten Staaten erfunden und in Turbinenteilen verwendet. Nach seiner Herstellung hat sich IN718 zum am häufigsten verwendeten Hochtemperaturlegierungsmaterial auf Nickelbasis in der Geschichte von Luft- und Raumfahrtmotoren entwickelt. Das einzigartige Design der Legierungszusammensetzung von IN718 verleiht ihm gute umfassende Eigenschaften, d. h. hohe Festigkeit, Kriechfestigkeit und Ermüdungslebensdauer, insbesondere bei Temperaturen unter 650 Grad; seine mechanischen Eigenschaften weisen eine gute Stabilität auf. Viele Teile moderner Flugzeugtriebwerke, wie Turbinenscheiben, Schaufeln, Bremsen, Wellen, Statoren, Dichtungen, Halterungen, Rohrleitungen, Befestigungselemente usw., bestehen aus IN718.
Vor der Einführung von IN718 wurden in Turbinentriebwerken häufig Edelstahlmaterialien (wie A286) und Nickelbasislegierungen (wie RENE41) verwendet. Allerdings können diese Legierungsmaterialien den Anforderungen kontinuierlich steigender Motorbetriebstemperaturen und Herstellungskosten nicht gerecht werden. Unter anderem weisen die mechanischen Eigenschaften von Edelstahlmaterialien, die zur Ausfällung von Verfestigungsphasen führen können, eine schlechte Stabilität unter Hochtemperaturbedingungen auf; während RENE41, das eine große Menge an „Verfestigungsphasen“ enthält, aufgrund der geringen Duktilität des Materials selbst nach der Wärmebehandlung zu Abschreckrissen neigt. Infolgedessen nahm die Herstellung zu und die Wartbarkeit nahm ab. Das Aufkommen von IN718 löste diese Probleme gut. und es fand schnell breite Anwendung im Bereich der Herstellung von Turbinentriebwerken.
Zusammenfassend lassen sich die Gründe für das schnelle Wachstum der industriellen IN718-Anwendungen auf die folgenden Punkte zurückführen:
(1) Es gibt keine kommerziellen oder geistigen Eigentumsbeschränkungen und Hersteller und Materiallieferanten können auf diesem Material basierende Produkte in Massenproduktion herstellen und übernehmen.
(2) Da die IN718-Verfestigungsphase langsam ausfällt, weist das Material eine gute Schweißbarkeit und Gießbarkeit auf;
(3) IN718 hat eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen (unter 650 Grad) und seine gute Duktilität erleichtert die Akzeptanz verschiedener Verarbeitungsformen. Daher wurde Inconel718 aufgrund seiner in allen Aspekten recht ausgewogenen Leistung und niedrigen Kosten schnell von großen Herstellern von Turbinentriebwerken akzeptiert und in der tatsächlichen Produktion eingesetzt. Man kann sagen, dass das Aufkommen von Inconel718 die revolutionäre Entwicklung der Konstruktion und Herstellung von Turbinentriebwerken vorangetrieben hat und eine wichtige Rolle bei der Reduzierung des Triebwerkgewichts, der Vereinfachung der Struktur und der Senkung der Herstellungskosten gespielt hat.
Um das Problem zu lösen: In den 1960er Jahren wurde Inconel718 erstmals in großem Umfang in den von GE- und P&W-Unternehmen in den Vereinigten Staaten hergestellten Triebwerksserien für Militärflugzeuge eingesetzt, beispielsweise in den Kompressorschaufeln und -scheiben in den Triebwerksserien TF39 und LM2500 von GE Schlüsselkomponenten von P&W wie Maschinenbremsen in den Motorenreihen J58, TF30 und F100. 1970er Jahre. IN718-Material begann in großem Umfang in zivilen Triebwerksschaufeln eingesetzt zu werden. Von allen bearbeiteten und geformten Teilen macht IN718 34 % des Materials aus, wobei der Großteil davon in Form von Schmiedeteilen und Gussrohlingen bearbeitet wird. Beim P&W-Motor PW4000 machen Nickelbasislegierungen 39 % des gesamten Motorgewichts aus. %, 57 % davon stammen aus Inconel718-Material. Diese Daten verdeutlichen, dass die dominierende Anwendung von IN718-Material in Flugzeugtriebwerken bis heute anhält.
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Inconel-Legierung Inconel-Reihe: (Inconel 600, Inconel 601, Inconel 625, Inconel 690, Inconel 718, Inconel X-750, Inconel 617)
Incoloy-Serie: (Incoloy 800,800H/HT, Incoloy 825, Incoloy 925, Incoloy 926, Incoloy 901)
Monel-Serie (Monel 400, Monel K500)
Hastelloy Hastelloy: Hastelloy c-276, Hastelloy c-4, Hastelloy c-22, Hastelloy c-2000, Hastelloy
Hochtemperaturlegierung GH-Serie: (GH3030, GH3044, GH3039, GH2132, GH3128, GH4169)
Korrosionsbeständige Legierung: (NS112, NS312, NS321, NS336, NS142),
Reinnickel-Serie: (Reinnickel 201, 200, Nickel200, Nickel201)
Spezielle Edelstahlserien: (904L, 2205, 2507, 309S, 310S, 310Si2, 254SMO, 316LMod, 17-4PH, 17-7PH, 15-5PH, 630, 631, 632, S31803 /2205, S32750/)
Präzisionslegierungsserien: lJ06, 1J12, lJl3, 1J16, lJl7, 1J18, 1J22, 1J30, 1J31, 1J50, 2J04, 2J07, 2J10, 3J21, 3J53, 4J29, 4J32, 4J49, 4J50, 6J24, 6J 32, 6J24
