Nimonic 90（镍基沉淀硬化型变形高温合金）百科

。该合金是由国际镍公司（Inco）旗下著名的维金斯合金公司（Wiggin Alloys）开发的，属于镍基沉淀硬化型变形高温合金。

以下是其详细的文字参数介绍：

Nimonic 90 高温合金百科参数

1. 化学成分（质量分数 %）

Nimonic 90 是一种通过添加钴、铬、钛和铝进行强化的镍基合金。其名义化学成分范围如下：

镍 （Ni）： 余量 （约 54% 最小值）

铬 （Cr）： 18.0 - 21.0

作用： 提供优异的抗氧化和耐腐蚀性能。

钴 （Co）： 15.0 - 21.0

作用： 提高基体的固溶强度和蠕变抗力，降低基体层错能。

钛 （Ti）： 2.0 - 3.0

铝 （Al）： 1.0 - 2.0

作用： 钛和铝是主要的沉淀强化元素，在时效处理时形成共格的伽马撇相（γ’，Ni3(Al, Ti)），这是合金获得高温强度的关键。

碳 （C）： 最大 0.13

铁 （Fe）： 最大 1.5

硅 （Si）： 最大 0.8

锰 （Mn）： 最大 0.4

硫 （S）： 最大 0.015

铜 （Cu）： 最大 0.2

2. 物理性能

该合金在室温和高温下均表现出稳定的物理特性：

密度： 8.18 g/cm³ (0.295 lb/in³)

说明： 属于典型的镍基高温合金密度，比铁基合金略重。

熔点范围： 1310°C - 1370°C (2400°F - 2500°F)

居里点： 约为 -113°C （磁性转变点，在此温度以上表现为顺磁性）

比热容 （20°C）： 435 J/kg°C

热导率：

20°C: 11.5 W/m°C

900°C: 24.5 W/m°C

说明： 随着温度升高，热导率显著增加。

热膨胀系数 （20°C-1000°C区间平均值）： 约 17.0 x 10⁻⁶ /°C

3. 力学性能

Nimonic 90 的突出特点是其在高达约 920°C 的温度下仍具有极高的抗拉强度、持久强度和蠕变强度。

热处理状态： 通常采用“固溶处理 + 中间时效 + 最终时效”的三段热处理工艺（例如：1080°C固溶，空冷；然后 925°C 时效，空冷；最后 700°C 时效，空冷）以获得最佳的沉淀强化效果。

典型室温拉伸性能 （退火+时效态）：

抗拉强度： 1200 - 1400 MPa

屈服强度 （0.2%）： 750 - 950 MPa

延伸率： 15% - 25%

高温性能：

在 750°C 下，抗拉强度仍可保持在 900 MPa 以上。

具有优异的抗松弛性能，适合制作工作在高温下的弹簧件和紧固件。

4. 工艺性能与加工

热加工：

锻造温度范围： 1050°C - 1150°C。

注意： 该合金在高温下变形抗力较大，需要足够的设备功率。加热时应避免含硫气氛，以防晶间脆化。

冷加工： 可以进行冷拉和冷轧，但由于其强度高，通常需要中间退火处理。

热处理：

固溶处理： 通常在 1050°C - 1100°C 进行，取决于后续加工要求。

时效处理： 典型的双时效工艺（例如 8小时/925°C 空冷 + 16小时/700°C 空冷）用于析出细小均匀的强化相。

焊接性：

评价： 焊接性一般至良好。

方法： 可采用氩弧焊、电阻焊、电子束焊等方法。推荐使用匹配的焊材（如 Nimonic 90 焊丝），并在焊前进行固溶处理、焊后进行时效处理，以恢复性能。

5. 应用领域

由于其综合性能优异，Nimonic 90 广泛应用于航空航天和工业燃气轮机的高温部件：

航空航天： 涡轮叶片、涡轮盘、高温紧固件（螺栓）、导向叶片、弹簧等。

汽车工业： 高性能赛车、柴油发动机的涡轮增压器转子。

能源与化工： 高温热作模具、挤压模、核反应堆部件。

总结：
Nimonic 90 是一种典型的 γ‘ 相沉淀强化镍基高温合金，通过高铬含量保证抗氧化性，通过钴、钛、铝的复合添加获得优异的高温强度。它是 800°C - 900°C 温度区间内最常用的结构材料之一。