Niob-Legierung C103

Die Niob-Legierung C103 ist eine Hochtemperaturlegierung, die hauptsächlich aus Niob (Nb), Hafnium (Hf) und Titan (Ti) besteht und für Anwendungen unter extremen Hitzebedingungen entwickelt wurde. Aufgrund seiner überlegenen Hitzebeständigkeit, mechanischen Festigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit wird es häufig in der Luft- und Raumfahrt, in der Nuklearindustrie und in anderen Hochtemperaturumgebungen eingesetzt.

Chemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung der Nioblegierung C103 umfasst:

• Niob (Nb):~89%
• Hafnium (Hf): ~10%
• Titan (Ti): ~ 1%

Physikalische und mechanische Eigenschaften

C103 bietet eine Reihe hervorragender physikalischer und mechanischer Eigenschaften, die es ihm ermöglichen, die strukturelle Integrität und Funktionalität unter extremen Bedingungen zu erhalten.

• Dichte: 8,57 g/cm³, wodurch es leichter ist als andere Hochtemperaturlegierungen wie Nickelbasislegierungen.
• Schmelzpunkt: 4260 °F (2349 °C), ideal für Umgebungen mit ultrahohen Temperaturen.
• Zugfestigkeit: C103 behält auch bei Temperaturen über 1200 °C eine hohe Zugfestigkeit bei.
• Duktilität: Weist eine ausgezeichnete Duktilität und Verarbeitbarkeit auf und ermöglicht verschiedene Umformprozesse.
• Kriechfestigkeit: Hervorragende Kriechbeständigkeit bei hohen Temperaturen, so dass es längerer thermischer Belastung standhält.

Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit

Einer der wesentlichen Vorteile von C103 ist seine Oxidationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen. Dies ist in erster Linie auf das Vorhandensein von Zirkonium zurückzuführen, das zur Bildung einer schützenden Oxidschicht beiträgt und die Oxidation verzögert. Darüber hinaus bietet C103 eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen korrosiven Umgebungen und eignet sich daher für Hochtemperaturkomponenten, die korrosiven Atmosphären ausgesetzt sind, wie z. B. Raketendüsen und Wärmeschutzsysteme.

Herstellungs- und Verarbeitungsmerkmale

Die Nioblegierung C103 kann durch verschiedene Verfahren verarbeitet werden, darunter Schmieden, Walzen und Bearbeiten. Seine gute Duktilität und Schweißbarkeit ermöglichen die Herstellung komplexer Formen.

• Schmieden und Walzen: C103 kann zu Blechen, Rohren, Stangen und anderen Formen warmumgearbeitet werden.
• Schweißen: Die Legierung weist eine gute Schweißbarkeit auf, erfordert jedoch eine Schutzatmosphäre während des Schweißens, um Oxidation und Kontamination zu verhindern.
• Wärmebehandlung: C103 kann wärmebehandelt werden, um seine mechanischen Eigenschaften weiter zu verbessern, wie z. B. Glühen, um die Zähigkeit und Duktilität zu verbessern.

Typische Anwendungen

C103 wird hauptsächlich in hochtemperaturigen, korrosiven und mechanisch anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt. Zu den typischen Anwendungen gehören:

• Raketentriebwerke: Aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit weit verbreitet in kritischen Komponenten wie Düsen und Brennkammern.
• Turbinenkomponenten: In Triebwerken der Luft- und Raumfahrt wird C103 für Hochtemperatur-Turbinenschaufeln und andere Strukturteile verwendet.
• Kernreaktoren: Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und Strahlungstoleranz eignet sich C103 für Schlüsselkomponenten in Kernreaktoren.

Vergleich mit anderen Hochtemperaturlegierungen

Im Vergleich zu anderen gängigen Hochtemperaturlegierungen, wie z. B. Nickelbasislegierungen (Inconel 718) und Molybdänlegierungen (TZM), schneidet C103 in Ultrahochtemperaturumgebungen, insbesondere über 2000 °C, außergewöhnlich gut ab. Unter diesen Bedingungen behält es eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei. Darüber hinaus ist C103 aufgrund seiner geringeren Dichte bei Hochtemperaturanwendungen von Vorteil, bei denen eine Gewichtsreduzierung entscheidend ist.

C103 ist jedoch in sauerstoffreichen Umgebungen anfällig für Oxidation, so dass es häufig eine Schutzatmosphäre oder Oberflächenbeschichtungen benötigt, um seine Lebensdauer zu verlängern.