2023/09/19
鎳基合金是指在650～1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能的一類合金。按照主要性能又細分為鎳基耐熱合金，鎳基耐蝕合金，鎳基耐磨合金，鎳基精密合金與鎳基形狀記憶合金等。高溫合金按照基體的不同，分為：鐵基高溫合金，鎳基高溫合金與鈷基高溫合金。其中鎳基高溫合金簡稱鎳基合金。
起源與發(fā)展
鎳基合金是30年代后期開始研制的，英國于1941年首先生產(chǎn)出鎳基合金 Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；為了提高潛變強度又添加Al，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr- 2.5Ti-1.3Al)；而美國于40年代中期，俄羅斯于40年代后期，中國于50年代中期也先后開發(fā)出鎳基合金。鎳基合金的發(fā)展包括兩個方面，即合金成分的改良和生產(chǎn)技術(shù)的革新。如50年代初 ，真空熔煉技術(shù)的發(fā)展，為煉制含高Al和Ti 的鎳基合金創(chuàng)造了條件，而帶動了合金強度與使用溫度的大幅提高。50年代后期，由于渦輪葉片工作溫度的提高，要求合金有更高的高溫強度，但是合金的強度高了，就難以變形，甚至不能變形，于是采用精密鑄造技術(shù)，發(fā)展出一系列具有良好高溫強度的鑄造合金。60年代中期發(fā)展出性能更好的方向性結(jié)晶和單晶高溫合金，以及粉末冶金高溫合金。為了滿足艦船和工業(yè)燃氣輪機的需要，60年代以來還發(fā)展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩(wěn)定的高Cr鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時間內(nèi)，鎳基合金的工作溫度從700 提高1,100℃，平均每年提高10℃左右。 時至今日，鎳基合金之使用溫度已可超過1,100℃，從前述最初成份簡單之Nimonic75 合金，到近期發(fā)展出之MA6000 合金，在1,100℃時拉伸強度可達2,220MPa、屈服強度為192MPa；其1,100℃/137MPa條件下之持久強度約達1,000小時，可用于航空發(fā)動機葉片。
各金屬對鎳基合金的作用
對于一種特定的鎳基合金，在特定的環(huán)境中存在著多種變量，包括：濃度、溫度、通風度、液(氣)流速度、雜質(zhì)、磨蝕、循環(huán)工藝條件等。這些變量會產(chǎn)生各種各樣的腐蝕問題。這些問題都能在鎳及其他合金元素中找到答案。 金屬鎳直到達到熔點之前一直保持著奧氏體，面心立方結(jié)構(gòu)。這就給韌脆轉(zhuǎn)變提供了自由度，同時也大大減小了因其他金屬一起并存而出現(xiàn)的制造問題。在電化序上，鎳比鐵惰性而比銅活波。因此，在還原性環(huán)境中，鎳比鐵要耐腐蝕，但沒有銅耐腐蝕。在鎳的基礎上，加上鉻之后，使合金具備了抗氧化性能，由此可以產(chǎn)生很多種應用范圍非常廣泛的合金，使他們可以對還原性環(huán)境和氧化性環(huán)境都有最佳的抵抗力。 鎳基合金與不銹鋼和其他鐵基合金相比，在固溶狀態(tài)下能夠容納更多的合金元素，而且還能保持很好的冶金穩(wěn)定性。這些因素允許添加多種多樣的合金元素，使鎳基合金大量的應用在千差萬別的腐蝕環(huán)境中。
鎳基合金中常見的元素主要有
鎳 Ni提供冶金穩(wěn)定性、提高熱穩(wěn)定性和可焊性、提高對還原性酸和苛性鈉的抗腐蝕性、提高尤其是在氯化物和苛性鈉環(huán)境中的抗應力腐蝕開裂性能。
鉻 Cr提高抗氧化和高溫抗氧化、抗硫化性能、提高抗點蝕、間隙腐蝕性能。
鉬 Mo提高對還原性酸的抗腐蝕性、提高含氯化物水溶液環(huán)境下的抗點蝕、間隙腐蝕的性能、提高高溫強度。
鐵 Fe提高對高溫滲碳環(huán)境的抵抗性、降低合金成本、控制熱膨脹。 銅 Cu提高對還原性酸（尤其是那些用于空氣不流通場合的硫酸和氫氟酸）和鹽類的抗腐蝕性、銅添加到鎳-鉻-鉬-鐵合金中有助于提高對氫氟酸、磷酸和硫酸的抗腐蝕性。
鋁 Al提高高溫抗氧化性、提升時效硬化。
鈦 Ti與碳結(jié)合，減少了熱處理時發(fā)生碳化鉻沉淀造成的晶間腐蝕、提升時效強化。
鈮 Nb與碳結(jié)合，減少了熱處理時發(fā)生碳化鉻沉淀造成的晶間腐蝕、提高抗點蝕、間隙腐蝕性能、提高高溫強度。
鎢 W提高抗還原性酸和局部腐蝕的性能、提高強度和可焊性。
氮 N提高冶金穩(wěn)定性、提高抗點蝕、間隙腐蝕性能、提高強度。
鈷 Co提供增強的高溫強度、提高抗碳化、抗硫化性能。 這些合金元素中很多都可以與鎳在很寬的成分范圍內(nèi)結(jié)合形成單相固溶體，保證合金在很多腐蝕條件下都具有良好的抗腐蝕性。合金在完全退火的狀態(tài)下，也具有良好的力學性能，而無需擔心制造加工或熱加工中帶來的有害的冶金變化。很多高鎳合金可以通過固溶硬化、碳化物沉淀、沉淀（時效）硬化和彌散強化等方式提高強度。
應用領(lǐng)域
鎳基合金在許多的領(lǐng)域中，比如：石油化工，海洋船舶，房屋建筑，航空航天，機械制造，軌道交通，軍工領(lǐng)域，電力能源，電信通訊，汽車領(lǐng)域，醫(yī)療領(lǐng)域等
市場趨勢
一、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
隨著我國宏觀經(jīng)濟環(huán)境及工業(yè)發(fā)展形勢的良好運行，各個行業(yè)均或多或少獲得了相應的影響，鎳基合金行業(yè)也不例外，加之行業(yè)內(nèi)的企業(yè)通過近些年不斷引進國外的先進生產(chǎn)設備及配套技術(shù)，帶動了鎳基合金行業(yè)市場的繁榮發(fā)展。目前有合金鎳粉末、鎳合金型材、鎳合絲及鎳合金管等幾類基本產(chǎn)品。
二、價格
價格的高低是鎳基合金企業(yè)在做戰(zhàn)略時的主要考慮因素，因為當前鎳基合金行業(yè)集中度較高，所以競爭比較激烈，但是未來隨著我國經(jīng)濟運行形勢良好發(fā)展，我國的勞動成本也在逐年上升，加之鎳基合金行業(yè)也逐漸的開始集群化發(fā)展，并與國內(nèi)知名機構(gòu)在一定的區(qū)域內(nèi)集中形成上、中、下游結(jié)構(gòu)完整性，外圍加大對產(chǎn)業(yè)體系的支持，終將導致鎳基合金產(chǎn)品價格呈現(xiàn)上升趨勢。
三、渠道
未來，我國鎳基合金行業(yè)產(chǎn)品的營銷渠道很有可能向?qū)捛?、長渠道拓展，加強與上、下游企業(yè)的緊密供應及與科研界、學術(shù)機構(gòu)等的緊密合作，使自身企業(yè)的延伸產(chǎn)業(yè)鏈條，向一體化的全產(chǎn)業(yè)鏈模式前進，為自身企業(yè)謀得更多的市場份額的同時，也推動了鎳基合金行業(yè)的整體發(fā)展。
四、服務
隨著科學技術(shù)的進步，產(chǎn)品技術(shù)越來越復雜，消費者對企業(yè)的依賴性越來越大。他們購買產(chǎn)品時，不僅購買產(chǎn)品本身，并且希望在購買產(chǎn)品后，得到可靠而周到的服務。企業(yè)的質(zhì)量保證、服務承諾、服務態(tài)度和服務效率，已成為消費者判定產(chǎn)品質(zhì)量，決定購買與否的一個重要條件。