Nimonic 901合金百科解析：成分、性能与标准全览

Nimonic 901合金百科解析：成分、性能与标准全览

Nimonic 901是一种在航空航天和能源领域备受推崇的沉淀硬化型镍基高温合金。它由英国威格士公司开发，隶属于著名的Nimonic合金系列，以其在高温环境下卓越的强度、优异的抗蠕变性能和良好的组织稳定性而闻名。下面，我们将从多个维度对这款经典合金进行深度解析。

一、 核心化学成分设计

Nimonic 901的化学成分设计精妙，是其高性能的基石。它是一种以镍 为基体的合金，通过多种元素的协同作用来实现强化。

首先，镍 占据了约40-45%的比例，构成了稳定的面心立方奥氏体基体，为合金提供了优异的高温稳定性和耐腐蚀基础。

关键的强化元素包括：

铬：含量约为11-14%，主要功能是提供优异的抗氧化和抗腐蚀能力，在高温表面形成一层致密的氧化铬保护膜。

铁：含量约为34-39%，这是一个相对较高的比例，使得Nimonic 901在一定程度上也具有铁基合金的一些经济性特征，但整体性能仍以镍基为主导。

钛 和 铝：两者总含量约在3.5-4.5%。它们是形成γ‘相强化相的核心元素。在特定的热处理过程中，它们会与镍形成Ni3(Ti, Al)有序相，弥散分布在基体中，极大地提升了合金的强度和抗蠕变能力，尤其是在650°C附近达到峰值强度。

钼 和 钴：钼含量约5-7%，钴约0-2%。钼主要通过固溶强化机制提高基体强度，并增强抗蠕变性能。钴的加入则有助于减少钛在晶界的偏聚，提升组织的长期稳定性。

此外，合金中还严格控制了碳、硼等微量元素的含量，以优化晶界性能，进一步提高持久寿命。

二、 关键力学性能指标

Nimonic 901的力学性能与其热处理状态密切相关，通常采用固溶处理加时效处理的双重热处理工艺来获得最佳性能。

抗拉强度：在室温下，经过标准热处理的Nimonic 901合金的抗拉强度典型值非常高，通常能达到1250 MPa以上。这一指标体现了材料在断裂前所能承受的最大拉力。

屈服强度：其室温下的屈服强度（通常以0.2%的残余变形量来测定）同样出色，典型值通常在950 MPa以上。屈服强度是工程设计中的关键参数，它代表了材料开始发生明显塑性变形的临界点。Nimonic 901的高屈服强度意味着它在高应力环境下能保持形状的稳定性。

高温强度：Nimonic 901的真正优势在于其高温强度。在650°C 左右的高温下，它依然能保持很高的屈服强度和抗拉强度，并且其抗蠕变性能 极为突出，能够在高应力和高温下长期工作而不发生过度变形。

三、 主要物理特性

密度：Nimonic 901的密度较高，约为8.21 g/cm³。这与它含有大量高原子量的镍、钴、钼等元素有关。较高的密度意味着在追求轻量化的设计中需要权衡其强度优势。

硬度：经过标准时效硬化处理后，Nimonic 901的室温硬度通常达到HB 340以上（布氏硬度）或相应的HRC 36左右（洛氏C标尺）。高硬度使其具备良好的耐磨性和抵抗局部变形的能力。

四、 执行标准与规范

Nimonic 901作为一种国际化标准材料，被多个国家和行业标准所收录，确保了其生产、检验和应用的一致性。常见的执行标准包括：

中国标准：主要参照GB/T 14992和GB/T 14993等高温合金标准，材料牌号通常对应为GH4091。相关的技术条件会对化学成分、力学性能、热处理制度等做出详细规定。

美国标准：在AMS（航空航天材料规范）中，AMS 5660是应用最广泛的Nimonic 901棒材和锻件标准。在ASTM（美国材料与试验协会）标准中，它可能对应ASTM B637等。其UNS编号为N09901。

欧洲标准：在欧盟，它通常遵循由航空航天工业协会制定的标准，材料牌号为NiCr19Fe19Nb5Mo3，并包含Ti、Al等元素。

行业特定标准：在航空发动机和燃气轮机领域，各大制造商（如罗尔斯·罗伊斯、通用电气等）还会有自己更为严格的企业内部标准。

总结与应用

综上所述，Nimonic 901是一款通过γ‘相沉淀强化的高性能镍铁基高温合金。其独特的化学成分赋予了它卓越的高温强度、特别是优异的抗蠕变性能，以及良好的抗氧化能力。尽管密度较高，但其在高温下（尤其是在500-750°C范围内）的强度重量比依然非常有竞争力。

因此，它被广泛应用于制造航空发动机的涡轮盘、压气机盘、转子叶片和紧固件，以及燃气轮机的高温承力部件。在这些要求极端苛刻的环境中，Nimonic 901以其可靠性和耐久性，成为了不可或缺的关键材料之一。

详细分析

1. 基本信息（源自公开工商信息）

成立时间：2003年07月08日（截至2024年，已运营超过21年，不属于新公司，有一定的行业积淀）。

经营范围：主要涵盖有色金属、金属材料、矿产品、化工产品等的销售，以及从事货物及技术的进出口业务。

2. 优势与积极方面

经验与存续时间：成立超过10年，表明公司在市场竞争中生存了下来，拥有一定的客户资源、供应链关系和行业经验。

地理位置：位于上海这一全国金融、贸易和物流中心，信息灵通，交通便利，便于开展国内及进出口业务。

资质齐全：拥有“货物进出口”资质，意味着可以开展国际贸易业务，这对于有色金属这类大宗商品贸易非常重要。

他们主营的镍基合金通常包括以下几大类和具体牌号：

一、 高温合金系列

这类合金在高温下具有优异的强度、抗蠕变和抗氧化能力。

Inconel 系列：

Inconel 600： 耐高温、耐腐蚀，常用于热处理设备、化学处理行业。

Inconel 601： 极高的抗氧化性，常用于热处理炉构件、工业炉。

Inconel 625： 明星产品，具有优异的疲劳强度和抗氯离子应力腐蚀开裂能力，广泛应用于海洋、航空航天和化工领域。

Inconel 718： 最广泛使用的高温合金之一，在高温下具有极高的强度，是航空发动机和燃气轮机关键部件的首选材料。

Inconel X-750： 通过时效硬化获得高强度，用于燃气轮机零件、火箭发动机部件。

Hastelloy 系列：

Hastelloy C-276： 王牌耐腐蚀合金，对多种苛刻的化学介质有极佳的耐腐蚀性，是化工行业的标杆材料。

Hastelloy C-22： 比C-276更优异的抗点蚀和缝隙腐蚀能力，用于更苛刻的环境。

Hastelloy B-2/B-3： 专门抵抗还原性介质（如盐酸、硫酸）的腐蚀。

二、 耐腐蚀合金系列

这类合金在常温或中温下对各类酸、碱、盐等腐蚀介质有极强的抵抗力。

Monel 系列：

Monel 400： 对氢氟酸、海水、碱液等有极佳的耐蚀性，常用于海洋和化工环境。

Monel K-500： 在Monel 400的基础上增加了强度，具有磁性，用于泵轴、油阀等。

其他镍铜、镍铬合金：

Alloy 20： 优异的抗硫酸腐蚀能力，常用于硫酸环境下的化工设备。

Nickel 200/201： 纯镍，具有优异的耐腐蚀性和导电性，常用于处理苛性碱的环境。

三、 精密合金系列

这类合金具有特殊的物理性能，如低膨胀、恒弹性等。

Invar 36： 因瓦合金，具有极低的热膨胀系数，用于精密仪器、航空航天领域需要尺寸稳定的零件。

Ni-Span-C 902： 恒弹性合金，其弹性模量在一定温度范围内基本恒定，用于高级传感器和精密弹簧。

产品形态

上海商虎通常提供上述合金的多种形态的原材料，包括：

板材、带材

棒材、线材

管材、管件（无缝管、焊管、弯头、三通等）

法兰、锻件

焊材（焊条、焊丝）

重要提示：

具体库存和牌号可能变动： 以上列出的是镍基合金的常见牌号，但公司的具体库存和主营产品可能会根据市场需求和采购情况发生变化。

最佳确认方式： 要获取最准确、最及时的产品信息，强烈建议您直接联系上海商虎有色金属有限公司的销售或客服人员。他们可以提供最新的产品目录、技术参数、价格和现货情况。

官网查询： 您可以访问他们的官方网站（如果有的話）来查看详细的产品介绍。

希望以上信息能对您有所帮助！如果您有特定的应用场景或介质环境，也可以提出，这样可以更有针对性地推荐合适的合金牌号。