上海雄鋼特種合金有限公司

Nimonic105合金是一種高合金化的時效強(qiáng)化鎳基變形高溫合金，其主要析出強(qiáng)化相為γ′相，Cr和Mo起固溶強(qiáng)化作用。Nimonic105合金強(qiáng)度高，但熱加工性和焊接性較差，主要用于制造航空發(fā)動機(jī)渦輪葉片、高溫螺栓等高溫零件。工作溫度可達(dá)750℃~950℃，國內(nèi)對應(yīng)的合金牌號為GH105。

Nimonic105合金在1065和1150℃的析出相主要是MC、MC和M3B2。隨著碳含量的增加，M23C6和MC相的平衡析出量逐漸增加，尤其是M23C6相。此外，MC相在1150℃的平衡析出量明顯高于1065℃的平衡析出量，說明1150℃固溶處理有利于MC相的析出和長大。

Nimonic105合金的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)為0.05%~0.10%。在700~750℃的服役溫度范圍內(nèi)，U相的平衡析出較多，會增加材料在長期服役過程中斷裂失效的傾向。應(yīng)對其他合金元素進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計調(diào)整，以避免在工作溫度下出現(xiàn)U相。但在不同溫度和不同碳含量下，Nimonic105合金中M3B2相的析出量基本沒有變化。

熱加工

Nimonic105合金中元素的種類和含量很多。較高的合金化程度提高了變形抗力和再結(jié)晶溫度，因此合金的熱加工窗口較窄。應(yīng)控制合金的熱加工工藝，以避免變形時開裂。Farag等人研究了Nimonic105合金在950~1250℃溫度和0.38~64.3s1應(yīng)變速率下的熱變形行為。結(jié)果表明，在Y′相溶解溫度以上，該合金的熱變形行為與單相鎳基合金相似。合金的動態(tài)再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的降低而增加。熱變形過程中動態(tài)再結(jié)晶的平均激活能為345kJ/mol，合金適宜的熱加工參數(shù)為1007~1177℃/0.4s1和1127~1207℃/65s′。由于熱脆性，合金在高溫下變形，出現(xiàn)沿晶裂紋；在低溫變形過程中，由于大量的應(yīng)變硬化，合金中出現(xiàn)穿晶裂紋。

Girdwood等人研究了Nimonic105合金的蠕變性能，分析了恢復(fù)合金蠕變性能的方法。結(jié)果表明，由于Y相和晶界碳化物的粗化，合金的蠕變強(qiáng)度降低。經(jīng)固溶處理和時效處理(1150℃×4h，空冷+1050℃×16h，空冷+850℃×16h，空冷)后，可恢復(fù)蠕變前Y '相的尺寸和分布，晶界析出碳化物，蠕變曲線明顯恢復(fù)。此外，在氬氣氣氛中，蠕變變形后，將試樣在105℃和100MPa下進(jìn)行熱等靜壓4小時以消除蠕變空洞，然后進(jìn)行相同的固溶和時效處理，從而可以獲得蠕變前的顯微組織，并可以完全恢復(fù)蠕變曲線。