Nimonic 105鎳基高溫合金管Nimonic 105薄板-上海沃乘實業有限公司

Nimonic 105鎳基高溫合金管Nimonic 105薄板

更新：2023/3/24 16:08:28 點擊：

品牌：沃乘
型號： Nimonic 105

產品介紹

Nimonic 105（Ni-15Cr-20Co-5Mo-4.7Al-1.3Ti-B-Zr）是Y'相析出強化的變形鎳基高溫合金，具有較高的室溫和高溫強度和良好的耐腐蝕和抗氧化性能，使用溫度為750~950℃，主要用于航空發動機渦輪葉片、渦******、環形件、螺栓及緊固件等。Nimonic 105合金的國內對應牌號為GH4105。

Nimonic105合金主要由晶內析出的γ’相強化，晶界通過析出Mz3Co碳化物強化，主要應用于制造航空發動機渦輪葉片和高溫螺栓。由于具有較高的室溫和高溫拉伸強度和持久強度，合金是先進超超臨界汽輪機葉片候選材料之一。合金中添加較多固溶強化元素Cr和Mo 以及γ相形成元素Al和Ti等，其成分范圍見表

沃乘Nimonic105合金的化學成分
C	Cr	Al	Ti	Co	Mo	B
≤0.17	14~15.7	4.5~4.9	0.9~1.5	18~22	4.5~5.5	0.01~0.03
Zr	Cu	Mn	Si	Fe	Ni
≤0.15	≤0.2	≤1.0	≤1.0	≤1.0	余

合金的相組成

Nimonic 105合金的組成相主要包括y相基體、與基體共格關系的γ相以及少量MC和M23C6碳化物。

（1）γ基體

Nimonic 105合金的基體相為γ相，它具有面心立方的晶體結構（Face-centered cubic，FCC），主要組成元素是Ni元素，如圖2-6（a）所示24。y相具有較高的固溶度，可以溶解較多的Cr、Mo、Co和Fe等元素，起到固溶強化作用，從而強化基體。γ相對Al和Ta元素的固溶度相對較低。

（2）γ’相

Y【Nis（Al，Ti）】相是合金的主要強化相，具有L12長程有序的面心立方結構，見圖2-6（b），每個晶胞中包含1個Al原子和3個Ni原子，Al原子位于晶胞頂點位置，而Ni原子占據面心位置。γ相中Ni原子可以被Co原子取代，Al原子可以被Ti和Mo原子取代，而Cr原子可以取代Ni或Al原子。由于γ相與γ相的晶體結構相同，點陣常數相差很小，因此在低于γ相的溶解溫度以下進行熱處理或服役過程中，y’相在γ基體中大量析出，其形貌通常為球

形，并與基體保持共格關系?；w中析出的Y相阻礙位錯運動，從而提高合金的強度。y'相的形貌、含量、尺寸和分布等對合金的力學性能有較大影響。

（3）碳化物

合金中主要的碳化物為MC和M23CσMC碳化物具有面心立方結構，其特點是高熔點、高硬度。在冶煉和凝固過程中，合金中的C元素容易和Ti、Mo 和 Zr元素結合形成一次 MC碳化物，其熔點可達1300℃，在后續熱處理過程中不能完全溶解而保留在基體中。一次MC碳化物通常比較穩定，然而在高溫長時時效或服役時可能會發生緩慢的分解，轉變為MzsCa或MsC等碳化物。在時效過程中還可能析出少量細小的二次 MC碳化物。在Nimonic 105合金中，MC碳化物主要是TiC，呈球形或塊狀分布在晶界和晶內，阻礙位錯運動，釘扎晶界，起到一定的強化作用。

M23C6碳化物也是面心立方結構，其中M元素主要為Cr元素，即Crac6 碳化物，部分Cr元素可以被Mo、Co和Ni元素取代。M23C6碳化物的形貌通常為球形或塊狀，分布在晶界和晶內，但主要在晶界上析出，呈不連續分布，可以阻礙位錯運動和晶界滑動，提高合金的持久強度。在長期服役或時效后，MzsC6碳化物會長大粗化，當MzsC6碳化物在晶界上形成連續的碳化物鏈時，有利于裂紋在晶界形核和擴展，降低合金的沖擊韌性和持久壽命。

金的熱加工及熱處理工藝

（1）熱加工

Nimonic105合金中元素種類較多、含量較高，較高的合金化程度增大了變形抗力，提高了再結晶溫度，因此合金的熱加工窗口較窄，應控制合金的熱加工工藝，避免合金在變形過程中出現開裂。Farag 等研究了 Nimonic 105合金在溫度為950~1250℃和應變速率為0.38~64.3s范圍內的熱變形行為，結果表明在v相溶解溫度以上，合金的熱變形行為與單相鎳基合金相似。合金的動態再結晶體積分數隨溫度的提高和應變速率的降低而增加。計算獲得合金熱變形動態再結晶激活能的平均值為345kJ/mol，合金適宜的熱加工參數為1007~1177℃/0.4s'4和1127~1207℃/65s'。由于熱脆性，合金在較高溫度變形出現沿晶裂紋；在低溫變形時，由于大量的應變硬化，合金出現穿晶裂紋。

（2）熱處理工藝

熱處理工藝對鎳基高溫合金的晶粒尺寸、析出相的溶解和分布等有重要影響，進而影響合金的力學性能。鎳基高溫合金通常采用固溶、中間時效和預時效的熱處理工藝。固溶處理是為了控制晶粒尺寸，減輕或消除成分偏析，使成分和組織均勻，并溶解大部分析出相，從而使合金在時效過程中析出細小的析出相。中間時效一般在高于γ'相溶解溫度而低于碳化物的溶解溫度進行，使細小的碳化物（如Mz3C6和McC等）在晶界析出，釘扎品界，起到穩定晶界的作用，提高合金的持久強度。預時效處理使基體中析出一定含量的細小的Y相，進一步提高合金的強度。Nimonic105合金用作葉片材料時通常采用固溶+雙時效處理：1150°C×4h，空冷+1050~1065°C×16h，空冷+850℃×16h，空冷。合金用作螺栓材料時采用固溶+單時效處理：1125℃×4 h，空冷+850℃×16h，空冷。