【摘要】 对不同碳含量的Ni monic 105合金进行了室温和750℃高温力学性能测
试， 结合热力学模仿计算和相剖析研讨了碳含量对Ni monic 105合金的力学性能、
安排与分出相的影响。
结果标明， 跟着合金中碳化物分出量的添加， Ni monic 105合金产生脆性开裂的倾
向增大； 恰当下降碳含量可有用削减MC相及碳化物的分出量，保证在后续热处理时
分出较多的y'相和更多的Mo元素固溶于基体中，改进合金的沉积强化作用和固溶强化
作用，一起使晶粒尺度添加，从而使合金的冲击耐性和高温塑性均明显进步的一起，
高温强度也略有进步。
由热力学模仿计算结果可知， Ni monic 105合金的碳质量分数不宜低于0.04%， 以
防止o相的分出， 一起也可防止p相过多分出。Ni monic 105合金中碳质量分数最好
控制在0.05%~0.10%。
Ni monic 105合金是欧盟、美国和我国700℃及以上参数超超临界火电方案中推荐的
汽轮机关键高温部件的候选资料。
有研讨标明，Ni monic 105合金中碳含量较高，一起添加了很多的合金元素，可使合
金中分出很多的碳化物和y'持平分出相，导致合金的强度得到大幅提升的一起大幅下
降合金的塑性和耐性，特别是晶内与晶界碳化物对镍基合金的塑性和耐性有较大影
响。
现在， 关于碳含量对Ni monic 105合金安排和性能的影响的研讨没有见报道。
近年来，经过热力学模仿软件对资料的成分及工艺进行优化设计的办法在资料科学领
域已得到广泛应用，其间，JM at Pro软件是现在最常用的热力学模仿计算软件之
一.01-13] 。
本文研讨了碳含量对Ni monie 105合金力学性能、安排和分出相的影响，并运用JM
at Pro软件对Ni monic 105合金的碳含量与合金中相的分出行为的联系进行了
模仿计算，以期经过对实验结果与计算结果进行研讨剖析，得到碳含量对Ni monic
105合金中相的分出的影响规律，为该合金的成分优化设计供给参阅，并丰富我国的
高温合金数据库。
实验资料与办法
参阅Ni monic 105合金成分， 用25kg真空炉锻炼了两炉实验用N1和N2合金，铸造
温度1150℃，终锻温度≥950℃，堆冷。
锻后开坯锻成中18mmx(500-600) mm棒材。
N 1和N 2合金的碳质量分数分别为0.09%和0.13%，其他合金元素的含量相差不
大，见表1。
两炉实验合金的夹杂物评级均为D类细系0.5级，均只含有少数细小氧化物夹杂，锻炼
质量杰出。
实验合金的锻态显微安排如图1所示。
图1标明，实验合金安排中均呈现条带状散布的大块分出相以及弥散散布的小颗粒状
分出相，且跟着碳含量添加，合金中弥散散布的分出相明显增多。
此外，合金中条带状分出相邻近的晶粒尺度均较为细小，呈现出一定程度的混晶。
而合金的锻态硬度不同不大， 均为39HRC左右。
运用JM at Pro软件模仿计算了不同碳含量下Ni monic 105合金在750、1065和
1150℃的平衡分出相。
对实验合金进行了常规热处理，热处理工艺为文献[4]推荐的双固溶处理工艺：
1150℃X4h，水冷+1065℃×2h，水冷。对热处理后的合金进行了高温拉伸实验、室
温冲击实验、显微安排调查以及分出相的定性和化学定量剖析。
高温拉伸实验在RS-2型高温拉伸实验机上进行，选用d，=5mm的规范试样；冲击实
验在JB N-300B型冲击实验机上进行， 选用规范10mmx10mm×55mm的夏比V型缺
口试样。
使用SISC-I AS-6.0图像剖析仪调查光学显微安排，使用日立S 4300扫描电镜
(SEM) 调查SEM描摹。
相剖析首先用XRD办法定性测定合金中分出相的种类，然后用化学定量相剖析法确认
各个相的含量和组成。
实验设备为APD-10型X射线衍射仪和德国SPECTRO FLAME双单道
扫描型电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES) 。
2 实验结果与剖析
2.1碳含量对Ni monic 105合金中平衡分出相的影响运用JM at Pro软件对Ni monic
105合金在应尽量避免合金中分出p相和o相。
700~1200℃时的首要分出相(图2(a))以及在750、1065和1150℃时的平衡分出相随碳含量的变化(图2(b)~2(d))进行了模仿计算。
由图2(a) 可见， Ni monic 105合金在700~1200℃的平衡分出相首要为y'相、M，
C。
和相以及少数的MC、M，B，和口持平。其间，y'相、M， C， 、MC和M， B， 相
为Ni monic 105合金中的首要强化相，而p相和o相通常为有害相，会下降合金的高
温强度和耐久强度(14-18)，增大合金在长期服役过程中产生失效开裂的倾向。
有研讨标明，当合金中含有质量分数1.0%~1.5%的p相时，会下降合金的室温冲击性
能和高温耐久强度，但却明显地进步合金的高温耐久塑性(17-18]，因而应尽量避免合
金中分出p相和o相。
由图2(b) 可见， Ni monic 105合金在750℃的分出相首要为y'相、c相、相、Mz，
C。和M，B，相。跟着碳含量的添加，M，C。
相平衡分出量明显增多，而p相和。
相的平衡分出量逐步削减。
当碳质量分数高于0.04%时，合金在750℃不再分出o相。
因而，碳质量分数也不宜低于0.04%，以防止o相得分出，一起也可防止过多的口相
分出。
3 结论
(1) 跟着碳化物分出量的增多， Ni monic 105合金产生脆性开裂的倾向增大。
(2)恰当下降碳含量可有用削减MC相的分出以及碳化物的总分出量，然后保证在后续
热处理时分出较多的y'相以及更多的Mo元素固溶于基体中，使得合金的沉积强化作用
和固溶强化作用得以改进，晶粒尺度也有所增大，使合金的冲击耐性和高温塑性均明
显进步，高温强度也略有进步。相线温度分别为1383和1351℃，金相法测得合金的
初熔温度为1290~1295℃。
(2)实验得出合金的最佳热处理制度为
1290℃/4h+1300℃/4h+1315℃/4hA.C+1100℃6hA.C+870℃/20hA.C。
该条件处理后的合金在980℃/276MPa条件下的最佳耐久寿命为64.2h。
