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尼孟镍克 NIMONIC

种类及用途

一、产品介绍

Nimonic 90(又称合金90,对应UNS N07090、德国牌号2.4632、中国牌号GH90)是一款时效强化型镍-铬-钴基高温合金,核心特点为通过钛、铝元素的精准配比实现沉淀硬化,兼具卓越的高温强度、抗蠕变性能及高温抗氧化、耐腐蚀能力。该合金严格遵循SAE AMS 5829、ASTM B463、BS HR 402等国际标准及中国GB/T 14992相关等效标准,专为920℃以下的高温、高应力苛刻工况设计,是航空航天、能源动力、工业炉等领域关键高温部件制造的核心材料。

Nimonic 90以高镍为基体,搭配18.0-21.0%的铬和15.0-21.0%的钴构建高温稳定体系,通过1.0-2.0%的铝与2.0-3.0%的钛形成γ'-Ni₃(Ti,Al)强化相,实现时效硬化效果,显著提升高温下的抗拉强度与抗蠕变能力。其在815-870℃区间具备优异的力学性能稳定性,冷热交变疲劳强度高,同时能有效抵御高温氧化和硫化腐蚀,尤其适用于无需频繁维护的高温静态或动态载荷部件。该合金可通过锻造、焊接、冷加工等多种工艺成型,焊后经适当时效处理即可恢复优异性能,适配复杂形状高温部件的制造需求。

二、核心成分表(化学成分)

Nimonic 90的高温性能优势源于其精心优化的化学成分配比,各元素含量严格遵循标准规范,具体成分及百分比要求如下:

元素
含量百分比(wt%)
功能说明
Ni(镍)
余量(约46-55%)
基体元素,赋予合金稳定的面心立方结构,为γ'强化相的析出提供基础,同时保障常温与高温韧性
Cr(铬)
18.0–21.0
在合金表面形成致密氧化铬钝化膜,显著提升高温抗氧化和抗硫化腐蚀能力,扩大合金的耐蚀温度范围
Co(钴)
15.0–21.0
强化合金基体,提升高温力学性能稳定性,与镍协同作用优化γ'相的析出形态,增强抗蠕变能力
Ti(钛)
2.0–3.0
核心强化元素,与铝协同形成γ'-Ni₃(Ti,Al)沉淀强化相,是合金时效硬化的关键,显著提升高温抗拉强度与抗蠕变性能
Al(铝)
1.0–2.0
强化元素,与钛结合形成γ'强化相,同时辅助提升高温抗氧化性能,优化合金的高温组织稳定性
C(碳)
≤0.13
适量碳可形成微量碳化物,强化晶界,提升高温强度,含量严格控制以避免过量碳化物导致韧性下降
Mn(锰)
≤0.4
杂质元素,低含量控制以优化加工工艺性能,避免劣化高温耐蚀性与组织稳定性
Si(硅)
≤0.8
辅助提升高温抗氧化性能,低含量控制以防止形成有害相,保障合金韧性
S(硫)
≤0.015
严格控制的杂质元素,避免影响焊接性能和高温韧性,防止产生焊接缺陷与高温脆化
P(磷)
≤0.020
杂质元素,低含量控制以保障合金的高温韧性和抗腐蚀性能,避免晶界脆化风险
B(硼)
≤0.020
微量元素,可强化晶界,提升合金的高温持久性能与抗蠕变能力

镍基变形高温合金 
美国牌号:HastelloyX/UNS NO6002 
中国牌号:GH3536/GH536/GH22/GH334/GH739/SG-5
法国牌号:NC22FeD
德国牌号:NiCr22FeMo
英国牌号:Nimonic PE13
一、HastelloyX 概述
HastelloyX是主要用铬和钼固溶强化的一种含铁量较高的镍基高温合金,具有良好的抗养化和耐腐蚀性能,在900℃以下有中等的持久和蠕变强度,冷、热加工成型性和焊接性能良好。使用于制造航空发动机的燃烧室部件和其他高温部件,在900℃以下长期使用,短时工作温度可达1080℃。供应的主要品种有板材、带材、管材、棒材、锻件、环形件和精密铸件。 

1.1 HastelloyX 材料牌号 HastelloyX 
1.2 HastelloyX 相近牌号 GH3536,GH536,GH22,GH334,GH739,SG-5(中国), 
UNS NO6002,NC22FeD(法国), NiCr22FeMo(德 国),Nimonic PE13(英国) 
1.3 HastelloyX 材料的技术标准 

注:B按计算量加入、不分析。 
1.5 HastelloyX 热处理制度 板材和管材:1130~1170℃,快速空冷或水冷;棒材和环形件检验试样:1175℃±15℃,空冷或更快冷却;带材:1065~1105℃,快速冷却。 
1.6 HastelloyX 品种规格与供应状态 供应δ0.5~4.0mm的板材,δ0.05~0.8mm的带材,外径4~20mm、壁厚1.0~2.0mm的管材,直径0.2~10.0mm的焊丝,直径≤300mm的棒材和各种直径及壁厚的环形件以及不同形状和尺寸的精密铸件。板材、带材和管材经固溶处理和酸洗后供应,带材也可呈冷轧状态供应;焊丝以硬态、半硬态、固熔加酸洗、光亮固溶处理状态成盘交货,也可以直条交货;棒材和环形件不经热处理交货。精密铸件于铸造状态供应。 
1.7 HastelloyX 熔炼与铸造工艺 采用电弧炉加电渣或非真空感应炉加电渣重熔工艺。生产铸件则采用感应炉重熔母合金后浇注于加热的模壳内,浇注速度以快些为好。 
1.8 HastelloyX 应用概况与特殊要求 该合金在国外航空发动机和民用工业中获得了极为广泛的应用,我国主要用于制造燃烧室部件和其他热端部件以及蜂窝结构等。合金在高温下长期使用后有一定的时效硬化现象。 
二、HastelloyX 物理及化学性能 
2.1 HastelloyX 热性能 
2.1.1 HastelloyX 熔化温度范围 1295~1381℃[1]。 
2.1.2 HastelloyX 热导率 见表2-1。 
2.1.3 HastelloyX 比热容 见表2-2。 
2.1.4 HastelloyX 线膨胀系数 见表2-3。 

高温合金是指以铁、镍、钴为基,能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料;并具有较高的高温强度,良好的抗氧化和抗腐蚀性能,良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织,在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性,基于上述性能特点,且高温合金的合金化程度较高,又被称为“超合金”,是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。按基体元素来分,高温合金又分为铁基、镍基、钴基等高温合金。铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃,对于在更高温度下使用的耐热部件,则采用镍基和难熔金属为基的合金。 镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位,它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机*热端部件。若以150MPA-100H持久强度为标准,而目前镍合金所能承受的*高温度〉1100℃,而镍合金约为950℃,铁基的合金〈850℃,即镍基合金相应地高出150℃至250℃左右。所以人们称镍合金为发动机的心脏。目前,在先进的发动机上,镍合金已占总重量的一半,不仅涡轮叶片及燃烧室,而且涡轮盘甚至后几级压气机叶片也开始使用镍合金。与铁合金相比,镍合金的优点是:工作温度较高,组织稳定、有害相少及抗氧化搞腐蚀能力大。与钴合金相比,镍合金能在较高温度与应力下工作,尤其是在动叶片场合。
镍合金具有上述优点与其本身的某些卓越性能有关。镍为面心立方体,组织非常稳定,从室温到高温不发生同素异型转变;这对选作基体材料十分重要。众所周知,奥氏体组织比铁素体组织具有一系列的优点。
镍具有高的化学稳定性,在500度以下几乎不发生氧化,学温下也不受温气、水及某些盐类水溶液的作用。镍在硫酸及盐酸中溶解很慢,而在硝酸中溶解很快。
镍具有很大的合金能力,甚至添加十余种合金元素也不出现有害相,这就为改善镍的各种性能提供潜在的可能性。
纯镍的力学性能虽不强,但塑性却极好,尤其是低温下塑性变化不大。

Incoloy 901

相近牌号

UNS

Trademark

N09901

Incoloy 901

 

Incoloy 901 的化学成分:

合金

%

Incoloy 901

*小

40.0



 余量

2.35







11.0

5.0

0.01

*大

45.0

0.50

0.35

3.10

1.0

1.0

0.03

0.10

0.60

0.03

14.0

7.0

0.02


Incoloy 901 的物理性能:

密度

8.14 g/cm3

熔点

1280-1345℃


Incoloy 901 在常温下合金的机械性能的*小值:

合金和状态

抗拉强度Rm  

N/mm2

屈服强度RP0.2

N/mm2

延伸率A5

 %

Incoloy 901

1034

689

12

 

此合金具有以下特性: 

沉淀硬化,蠕变耐热钢。合金在650℃以下具有较高的屈服强度和持久强度,760℃以下抗氧化性良好,长期使用稳定。广泛用于制造在650℃以下工作的航空及地面燃气涡轮发动机的转盘形件(涡轮盘、压气机盘、轴颈等)、静结构件、涡轮外环及紧固件等零部件。


1.变形高温合金 GH1015, GH1016, GH1035, GH1040, GH1131, GH1140, GH2018, GH2036, GH2038, GH2130, GH2132, GH2135, GH2136, GH2302, GH3030, GH3039, GH3044, GH3128, GH4033, GH4037, GH4043, GH4049, GH4133, GH4169.             

2.哈氏合金:Hastelloy B, Hastelloy B-2, Hastelloy B-3, Hastelloy C, Hastelloy C-4, Hastelloy C-22, Hastelloy C-276, Hastelloy C-2000, Hastelloy G-30, Hastelloy G-35, Hastelloy N, Hastelloy S, Hastelloy W, Hastelloy X.                           

 

3.英科耐尔合金:Inconel 600, Inconel 601, Inconel 601GC, Inconel 617, Inconel 622, Inconel 625, Inconel 625LCF, Inconel 671, Inconel 672, Inconel 686, Inconel 690, Inconel 706, Inconel 718, Inconel 718SPF, Inconel 725, Inconel X-750, Inconel 751, Inconel 754, Inconel 758, Inconel 783.

 

4.因科洛伊合金:Incoloy DS, Incoloy 800, Incoloy 800H, Incoloy 802, Incoloy 803, Incoloy 804, Incoloy 825, Incoloy 903, Incoloy 907, Incoloy 909, Incoloy 925, Incoloy MA956, Incoloy A-286, Incoloy 25-6Mo.

 

5.蒙乃尔合金: Monel 400, Monel R-405, Monel 450, Monel K-500, Monel S.

 

6.耐蚀合金:NS111, NS112, NS142, NS143, NS312, NS313, NS315, NS321, NS322, NS333, NS334, NS335, NS336.

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