Nimonic 105机械性能 GH4105物理特性

什么是高温合金？高温合金是指由铬、钼、钴、镍、钛、钨、硼、铈、锆等元素组成，具有优异的高温抗氧化性、优异的耐热性、耐腐蚀性和抗疲劳性，良好的拉伸性和断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，能在极端环境下长期工作的一类金属材料、因此广泛应用于航空航天、海洋船舶、石油化工、核工业领域和能源领域。

言归正传下面我们来说说───   Nimonic 105

Nimonic 105 是一种镍铬钴基沉淀硬化高温合金。通过添加铝、钛和钼，采用沉淀硬化、加工硬化和固溶硬化等多种方法来强化合金。Nimonic105合金主要由晶内析出的γ’相强化，晶界通过析出Mz3Co碳化物强化，具有较高的室温和高温强度和良好的耐腐蚀和抗氧化性能，使用温度为750~950℃，主要用于航空发动机涡轮叶片、涡轮盘、环形件、螺栓及紧固件等，也是先进超超临界汽轮机叶片候选材料之一。

Nimonic 105合金的国内对应牌号为GH4105。

化学成分

碳C0.12-0.17硅Si≤0.25锰Mn≤0.4磷P≤0.015硫 S ≤0.01铬Cr14-15.7镍Ni 余量钴Co14-15.7铜Cu≤0.2铁Fe≤1硼B0.003-0.01钛Ti 1.18-1.5铝Al 4.5-5.5铈Ce≤0.01 

机械性能;

物理特性;

主要特征：

高蠕变断裂和抗氧化性： Nimonic 合金 105 在特定温度下具有高蠕变断裂性能，特别是在 1740°F (950°C) 左右。组合物中的铝含量提高了部件的强度和抗氧化性。

耐高温性：制造过程从 1050-1200°C 温度范围内的热加工开始。它进一步经过退火、机加工、焊接和高温钎焊。它在高温、高机械应力和需要高表面稳定性的地方发挥超高效率。

合金的相组成;

Nimonic 105合金的组成相主要包括y相基体、与基体共格关系的γ相以及少量MC和M23C6碳化物。

（1）γ基体

Nimonic 105合金的基体相为γ相，它具有面心立方的晶体结构（Face-centered cubic，FCC），主要组成元素是Ni元素。y相具有较高的固溶度，可以溶解较多的Cr、Mo、Co和Fe等元素，起到固溶强化作用，从而强化基体。γ相对Al和Ta元素的固溶度相对较低。

（2）γ’相

Y【Nis（Al，Ti）】相是合金的主要强化相，具有L12长程有序的面心立方结构，每个晶胞中包含1个Al原子和3个Ni原子，Al原子位于晶胞顶点位置，而Ni原子占据面心位置。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相与γ相的晶体结构相同，点阵常数相差很小，因此在低于γ相的溶解温度以下进行热处理或服役过程中，y’相在γ基体中大量析出，其形貌通常为球形，并与基体保持共格关系。基体中析出的Y相阻碍位错运动，从而提高合金的强度。y'相的形貌、含量、尺寸和分布等对合金的力学性能有较大影响。

（3）碳化物

合金中主要的碳化物为MC和M23CσMC碳化物具有面心立方结构，其特点是高熔点、高硬度。在冶炼和凝固过程中，合金中的C元素容易和Ti、Mo 和 Zr元素结合形成一次 MC碳化物，其熔点可达1300℃，在后续热处理过程中不能完全溶解而保留在基体中。一次MC碳化物通常比较稳定，然而在高温长时时效或服役时可能会发生缓慢的分解，转变为MzsCa或MsC等碳化物。在时效过程中还可能析出少量细小的二次 MC碳化物。在Nimonic 105合金中，MC碳化物主要是TiC，呈球形或块状分布在晶界和晶内，阻碍位错运动，钉扎晶界，起到一定的强化作用。

M23C6碳化物也是面心立方结构，其中M元素主要为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碳化物的形貌通常为球形或块状，分布在晶界和晶内，但主要在晶界上析出，呈不连续分布，可以阻碍位错运动和晶界滑动，提高合金的持久强度。在长期服役或时效后，MzsC6碳化物会长大粗化，当MzsC6碳化物在晶界上形成连续的碳化物链时，有利于裂纹在晶界形核和扩展，降低合金的冲击韧性和持久寿命。

总之，上海雄钢合金致力于高性能高温合金材料的研发与创新，随着技术的不断进步和应用要求的不断提高和人类对能源、工业的需求不断增长，在未来，相信这种材料必将拥有一个更广泛的应用和更广阔的发展前景，为各种重要领域提供更加安全、可靠、高效的解决方案。