IN100
发布时间：
2026-08-19
IN100
镍基沉淀硬化型高温合金
高 γ′ 相含量镍基铸造高温合金 · 使用温度 ≤ 950°C
UNS: N13100 | SAE: 5397 | W.Nr.: 2.4674 | GB: K417（K17/M17）
Ni基合金 γ′相强化 60~70% 等轴晶铸造 ≤950°C 低密度 增材制造兼容
📋 合金概述
🔬 材料类型 镍基沉淀硬化型等轴晶铸造高温合金，使用温度低于 950°C。20 世纪 60 年代由美国 Special Metals 公司开发，是早期商业化的高 γ′ 含量镍基铸造高温合金之一。
⚡ 强化机制 铝（Al）和钛（Ti）含量极高，形成的时效强化相 γ′（Ni₃(Al,Ti)）体积分数高达 60~70%，沉淀强化效果十分显著。
🏭 制造工艺 等轴晶铸造工艺成熟，适合复杂型腔成形；同时兼容粉末冶金和增材制造（micro-LAAM），可实现复杂构件成形。
🚀 性能定位 在 950°C 以下可长期承受复杂应力，持久性能突出；室温延伸率 9~14%，兼具强度与韧性；密度 7.75~7.80 g/cm³，有利于航空发动机减重设计。
💰 成本优势 真空熔炼技术成熟，成分控制精确，有害杂质（S、P、O）含量低；等轴晶铸造工艺成本可控，适合批量生产。
🧪 化学成分
标准化学成分（wt%）
| 元素 | 含量范围 (wt%) | 元素 | 含量范围 (wt%) |
| Ni | 余量（~61.6） | Co | 14.0 ~ 16.0 |
| Cr | 8.5 ~ 9.5 | Al | 3.8 ~ 5.7 |
| Ti | 3.5 ~ 5.0 | Mo | 2.5 ~ 3.5 |
| V | 0.6 ~ 0.9 | C | 0.13 ~ 0.22 |
| B | 0.012 ~ 0.022 | Zr | 0.05 ~ 0.09 |
| Fe | ≤1.0 | Si / Mn | ≤0.50 |
| P | ≤0.015 | S | ≤0.015 |
▸ 设计特点：高 Al+Ti 含量确保 γ′ 相大量析出；Co、Mo 固溶强化；B、Zr 晶界强化。
📊 物理性能
| 性能指标 | 数值 |
| 密度 | 7.75 ~ 7.80 g/cm³ |
| 熔点 | 1260 ~ 1350 °C |
| γ′ 相体积分数 | 60 ~ 70% |
| 室温硬度 | HRC 38 |
热物理性能 — 平均线膨胀系数
| 温度范围（°C） | 平均线膨胀系数（×10⁻⁶/°C） |
| 21 ~ 93 | 13.0 |
| 21 ~ 316 | 13.0 |
| 21 ~ 538 | 13.1 |
| 21 ~ 760 | 13.5 |
| 21 ~ 1093 | 13.9 |
动态弹性模量
| 温度（°C） | 动态弹性模量（GPa） |
| 室温 | 215 |
| 538 | 187 |
| 649 | 179 |
| 760 | 173 |
| 982 | 151 |
⚙️ 力学性能
4.1 室温拉伸性能
| 性能 | 数值 |
| 抗拉强度 | 990 ~ 1013 MPa |
| 0.2% 屈服强度 | 755 ~ 848 MPa |
| 延伸率 | 9 ~ 14% |
| 断面收缩率 | ~11% |
4.2 高温拉伸性能
| 温度（°C） | 抗拉强度（MPa） | 屈服强度（MPa） | 延伸率（%） |
| 室温 | 1013 | 848 | 9.0 |
| 538 | 1089 | 883 | 9.0 |
| 649 | 1110 | 889 | 6.0 |
| 732 | 1096 | 876 | 6.5 |
| 816 | 993 | 814 | 6.0 |
| 927 | 738 | 503 | 6.0 |
| 1038 | 441 | 283 | 6.0 |
4.3 持久强度（1000 小时断裂应力）
| 温度（°C） | 断裂应力（MPa） |
| 732 | 572 |
| 816 | 379 |
| 927 | 172 |
| 982 | 103 |
| 1038 | 59 |
✨ 主要特点
🔬 超高 γ′ 相含量 — Al+Ti 含量极高，γ′ 强化相体积分数达 60~70%，沉淀强化效果极为显著。
💪 优良高温强度 — 在 950°C 以下可长期承受复杂应力，持久性能突出。
🔄 良好塑性 — 室温延伸率 9~14%，兼具强度与韧性。
📉 低密度高比强度 — 密度 7.75~7.80 g/cm³，有利于航空发动机减重设计。
🏭 优良铸造性能 — 等轴晶铸造工艺成熟，适合复杂型腔成形。
🖨️ 粉末冶金兼容 — 可通过粉末冶金和增材制造实现复杂构件成形。
🔧 真空熔炼技术成熟 — 成分控制精确，有害杂质（S、P、O）含量低。
🚀 应用领域
✈️ 航空发动机 — 涡轮工作叶片、导向叶片、涡轮盘。
⚡ 燃气轮机 — 高温旋转部件、燃烧室构件。
🏎️ 涡轮增压器 — 转子叶轮、涡轮壳体。
🖨️ 增材制造 — 3D 打印复杂高温构件（经 micro-LAAM 成形后屈服强度可达 956 MPa）。
🏭 工业高温部件 — 各类 950°C 以下长期服役的承力构件。
⚙️ 加工工艺
7.1 典型制造流程
真空感应熔炼（VIM）/ 真空电弧重熔（VAR）
↓ 精细铸造 / 粉末冶金制粉
↓ 热等静压（HIP）致密化
↓ 固溶处理 + 时效热处理
↓ 机加工 + 表面精整
7.2 热处理制度
【固溶处理】通常在 1100~1200°C 范围内进行，使 γ′ 相充分溶解。
【时效处理】在 700~900°C 范围内进行，析出均匀细小的 γ′ 强化相。
7.3 增材制造
IN100 可通过激光辅助增材制造(micro-LAAM)成形，经标准固溶时效处理后：
▸ 室温屈服强度：956 MPa
▸ 600°C 屈服强度：904 MPa
🔀 等效牌号对照
| 标准体系 | 牌号 |
| UNS | N13100 |
| SAE | 5397 |
| W.Nr. | 2.4674 |
| DIN | NiCo15Cr10MoAlTi |
| AFNOR | NK15CAT |
| GB | K417（K17、M17） |
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