鎳基合金

包括鎳基軟磁合金、鎳基精密電阻合金和鎳基電熱合金等。最常用的軟磁合金是含鎳80%左右的玻莫合金，其最大磁導(dǎo)率和起始磁導(dǎo)率高，矯頑力低，是電子工業(yè)中重要的鐵芯材料。鎳基精密電阻合金的主要合金元素是鉻、鋁、銅，這種合金具有較高的電阻率、較低的電阻率溫度系數(shù)和良好的耐蝕性，用于制作電阻器。鎳基電熱合金是含鉻20%的鎳合金，具有良好的抗氧化、抗腐蝕性能，可在1000～1100℃溫度下長期使用。

主要合金元素是銅、鉻、鉬。具有良好的綜合性能，可耐各種酸腐蝕和應(yīng)力腐蝕。最早應(yīng)用（1905年美國生產(chǎn)）的是鎳銅（Ni-Cu）合金，又稱蒙乃爾合金(Monel合金Ni 70 Cu30)；此外還有鎳鉻（Ni-Cr）合金（就是鎳基耐熱合金，耐蝕合金中的耐熱腐蝕合金）、鎳鉬（Ni-Mo）合金（主要是指哈氏合金B(yǎng)系列）、鎳鉻鉬（Ni-Cr-Mo）合金（主要是指哈氏合金C系列）等。與此同時(shí)，純鎳也是鎳基耐蝕合金中的典型代表。這些鎳基耐蝕合金主要用于制造石油，化工，電力等各種耐腐蝕環(huán)境用零部件。

鎳基耐蝕合金多具有奧氏體組織。在固溶和時(shí)效處理狀態(tài)下，合金的奧氏體基體和晶界上還有金屬間相和金屬的碳氮化物存在，各種耐蝕合金按成分分類及其特性如下：

Ni-Cu合金 在還原性介質(zhì)中耐蝕性優(yōu)于鎳,而在氧化性介質(zhì)中耐蝕性又優(yōu)于銅，它在無氧和氧化劑的條件下，是耐高溫氟氣、氟化氫和氫氟酸的最好的材料（見金屬腐蝕）。

Ni-Cr合金 也就是鎳基耐熱合金；主要在氧化性介質(zhì)條件下使用?？垢邷匮趸秃颉⑩C等氣體的腐蝕，其耐蝕性隨鉻含量的增加而增強(qiáng)。這類合金也具有較好的耐氫氧化物（如NaOH、KOH）腐蝕和耐應(yīng)力腐蝕的能力。

Ni-Mo合金 主要在還原性介質(zhì)腐蝕的條件下使用。它是耐鹽酸腐蝕的最好的一種合金，但在有氧和氧化劑存在時(shí)，耐蝕性會顯著下降。

Ni-Cr-Mo(W)合金 兼有上述Ni-Cr合金、Ni-Mo合金的性能。主要在氧化－還原混合介質(zhì)條件下使用。這類合金在高溫氟化氫氣中、在含氧和氧化劑的鹽酸、氫氟酸溶液中以及在室溫下的濕氯氣中耐蝕性良好。

Ni-Cr-Mo-Cu合金 具有既耐硝酸又耐硫酸腐蝕的能力，在一些氧化-還原性混合酸中也有很好的耐蝕性。

主要合金元素是鉻、鉬、鎢，還含有少量的鈮、鉭和銦。除具有耐磨性能外，其抗氧化、耐腐蝕、焊接性能也好。可制造耐磨零部件，也可作為包覆材料，通過堆焊和噴涂工藝將其包覆在其他基體材料表面。

鎳基合粉末有自熔性合金粉末與非自熔性合金粉末。

非自熔性鎳基粉末是指不含B、Si或B、Si含量較低的鎳基合金粉末。這類粉末，廣泛的應(yīng)用于等離子弧噴涂涂層、火焰噴涂涂層和等離子表面強(qiáng)化。主要包括：Ni-Cr合金粉末、Ni-Cr-Mo合金粉末、Ni-Cr-Fe合金粉末、Ni-Cu合金粉末、Ni-P和Ni-Cr-P合金粉末、Ni-Cr-Mo-Fe合金粉末、Ni-Cr-Mo-Si高耐磨合金粉末、Ni-Cr-Fe-Al合金粉末、Ni-Cr-Fe-Al-B-Si合金粉末、Ni-Cr-Si合金粉末、Ni-Cr-W基耐磨耐蝕合金粉末等。

在鎳合金粉末中加入適量B、Si便形成了鎳基自熔性合金粉末。所謂自熔性合金粉末亦稱低共熔合金，硬面合金，是在鎳、鈷、鐵基合金中加入能形低熔點(diǎn)共晶體的合金元素（主要是硼和硅）而形成的一系列粉末材料。常用的鎳基自熔性合金粉末有Ni-B-Si合金粉末、Ni-Cr-B-Si合金粉末、Ni-Cr-B-Si-Mo、Ni-Cr-B-Si-Mo-Cu、高鉬鎳基自熔性合金粉末、高鉻鉬鎳基自熔性合金粉末、Ni-Cr-W-C基自熔性合金粉末、高銅自熔性合金粉末、碳化鎢彌散型鎳基自熔性合金粉末等。

各種元素在合金中的作用：

●硼、硅元素的作用：顯著降低合金熔點(diǎn)，擴(kuò)大固液相線溫度區(qū)，形成低熔共晶體；脫氧還原作用和造渣功能；對涂層的硬 化、強(qiáng)化作用；改善操作工藝性能

●銅元素的作用：提高對非氧化性酸的耐蝕性

●鉻元素的作用：固溶強(qiáng)化作用、鈍化作用；提高耐蝕性能和抗高溫氧化性能；富余的鉻容易與碳、硼形成碳化鉻、硼化鉻硬質(zhì)相從而提高合金硬度和耐磨性

●鉬元素的作用：原子半徑大，固溶后使晶格發(fā)生大的畸變，顯著強(qiáng)化合金基體，提高基體的高溫強(qiáng)度和紅硬性；可以切斷、降低涂層中的網(wǎng)狀組織；提高抗氣蝕、沖蝕能力。

鎳基合金的代表材料有:

1、Incoloy合金，如Incoloy800，主要成分為；32Ni-21Cr-Ti,Al；屬于耐熱合金；

2、Inconel合金，如Inconel600，主要成分是；73Ni-15Cr-Ti,Al；屬于耐熱合金；

3、Hastelloy合金，即哈氏合金，如哈氏C-276，主要成分為；56Ni-16Cr-16Mo-4W；屬于耐蝕合金；

4、Monel合金，即蒙乃爾合金，比如說蒙乃爾400，主要成分是；65Ni-34Cu；屬于耐蝕合金；

鎳基合金合金元素

主要合金元素有鉻、鎢、鉬、鈷、鋁、鈦、硼、鋯等。其中Cr，Ai等主要起抗氧化作用，其他元素有固溶強(qiáng)化，沉淀強(qiáng)化與晶界強(qiáng)化等作用。

在650～1000℃高溫下有較高的強(qiáng)度與一定的抗氧化腐蝕能力，由于足夠高的高溫強(qiáng)度與抗氧化腐蝕能力，所以常用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆、能源轉(zhuǎn)換設(shè)備上的高溫零部件。

鎳基合金發(fā)展歷史

鎳基高溫合金(以下簡稱鎳基合金)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)；為了提高蠕變強(qiáng)度又添加鋁，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國于40年代中期，蘇聯(lián)于40年代后期，中國于50年代中期也研制出鎳基合金。鎳基合金的發(fā)展包括兩個(gè)方面：合金成分的改進(jìn)和生產(chǎn)工藝的革新。50年代初，真空熔煉技術(shù)的發(fā)展，為煉制含高鋁和鈦的鎳基合金創(chuàng)造了條件。初期的鎳基合金大都是變形合金。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(qiáng)度，但是合金的強(qiáng)度高了，就難以變形，甚至不能變形，于是采用熔模精密鑄造工藝，發(fā)展出一系列具有良好高溫強(qiáng)度的鑄造合金。60年代中期發(fā)展出性能更好的定向結(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?xì)廨啓C(jī)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)定的高鉻鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時(shí)間內(nèi)，鎳基合金的工作溫度從 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。

鎳基合金成分性能

鎳基高溫合金中應(yīng)用最為廣泛。主要原因在于，一是鎳基合金中可以溶解較多合金元素，且能保持較好的組織穩(wěn)定性；二是可以形成共格有序的 A₃B型金屬間化合物γ[Ni₃(Al，Ti)]相作為強(qiáng)化相，使合金得到有效的強(qiáng)化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強(qiáng)度；三是含鉻的鎳基合金具有比鐵基高溫合金更好的抗氧化和抗燃?xì)飧g能力。鎳基合金含有十多種元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蝕作用，其他元素主要起強(qiáng)化作用。根據(jù)它們的強(qiáng)化作用方式可分為：固溶強(qiáng)化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉淀強(qiáng)化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強(qiáng)化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

鎳基高溫合金按強(qiáng)化方式有固溶強(qiáng)化型合金和沉淀強(qiáng)化型合金。

鎳基合金生產(chǎn)工藝

冶煉方面：為了獲得更純凈化的鋼水，減低氣體含量與有害元素含量；同時(shí)由于部分合金中有易氧化元素如Al，Ti等存在，非真空方式冶煉難以控制；更是為了獲得更好的熱塑性，鎳基耐熱合金，通常采用真空感應(yīng)爐熔煉，甚至用真空感應(yīng)冶煉加真空自耗爐或電渣爐重熔方式進(jìn)行生產(chǎn)。

變形方面：采用鍛造、軋制工藝，對于熱塑性差的合金甚至采用擠壓開坯后軋制或用軟鋼(或不銹鋼)包套直接擠壓工藝。變形的目的是為了破碎鑄造組織，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)。

鑄造方面：通常用真空感應(yīng)爐熔煉母合金保證成分與控制氣體與雜質(zhì)含量，并用真空重熔-精密鑄造法制成零件。

熱處理方面：變形合金和部分鑄造合金需進(jìn)行熱處理，包括固溶處理、中間處理和時(shí)效處理，以Udmet 500合金為例，它的熱處理制度分為四段：固溶處理，1175℃，2小時(shí)，空冷；中間處理，1080℃，4小時(shí)，空冷；一次時(shí)效處理，843℃，24小時(shí)，空冷；二次時(shí)效處理，760℃，16小時(shí)，空冷。以獲得所要求的組織狀態(tài)和良好的綜合性能。

鎳基合金家用市場

一、競爭格局

鎳合金在家用領(lǐng)域主要應(yīng)用在電子電工產(chǎn)品方面，主要應(yīng)用于電視制造、家電制造等。

曾經(jīng)預(yù)測銅合金引線框架帶材將完全代替鎳合金引線框架帶材的情況，目前通過市場的甄別分類，顯示出鎳合金不能完全代替，并且已基本形成鎳合金占20%，銅合金占80%的比例。近年來隨著集成電路的小型化，Ni42鎳合金帶材由于特殊的性能，用量在擴(kuò)大。

二、驅(qū)動(dòng)力

1、鎳基合金材料國產(chǎn)化水平較低，機(jī)會較大

我國已是世界彩電、彩管生產(chǎn)的大國，但是到目前為止，彩管用金屬功能材料基本上依靠進(jìn)口，彩管材料的國產(chǎn)化率不足10%，這為我國精密合金行業(yè)的發(fā)展提供了發(fā)展空間，高精度精密合金板帶材已列入國家鼓勵(lì)發(fā)展的高科技項(xiàng)目，因此顯像管電視用鎳合金帶材將仍有很大的量。

2、鎳基合金材料在電視機(jī)行業(yè)的不可替代性。

3、低膨脹鎳合金優(yōu)勢明顯。

三、阻礙因素

1、電視機(jī)等家用電子行業(yè)競爭激烈，整體步入微利時(shí)代。

彩電行業(yè)在家電行業(yè)中甚至于與經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域內(nèi)的任何一個(gè)行業(yè)相比，都可以說是市場化程度最深的行業(yè)之一。低價(jià)格策略的無序競爭使彩電行業(yè)整體進(jìn)入了微利時(shí)代，當(dāng)然這也許只是對久經(jīng)價(jià)格戰(zhàn)的國內(nèi)彩電廠商而言，外國的跨國公司不可以同日而語。

2、鎳基合金在家用電子行業(yè)應(yīng)用比重的下降。

鎳基合金商用市場

一、競爭格局

國際鎳業(yè)研究組織（INSG）預(yù)期2011年全球鎳消費(fèi)量將由2010年的143萬噸升至153萬噸。INSG對2010年和2011年的產(chǎn)量預(yù)期不包括可能影響產(chǎn)量的調(diào)整因素。2009年鎳市場過剩量約為11萬噸，全球產(chǎn)量為135萬噸，消費(fèi)量為124萬噸。

二、驅(qū)動(dòng)力

國內(nèi)鎳合金市場需求迅速增加，發(fā)展前景良好，而目前國內(nèi)鎳合金帶材加工行業(yè)處于老產(chǎn)業(yè)和新產(chǎn)業(yè)更替階段，市場機(jī)遇良好。國內(nèi)鎳合金加工水平整體落后，體現(xiàn)在工藝技術(shù)、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模等方面，國家急需的電子電工行業(yè)鎳合金帶材、工業(yè)建設(shè)鎳合金板材等。

三、阻礙因素

1、國內(nèi)鎳合金加工水平整體落后

主要體現(xiàn)在工藝技術(shù)、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模等方面，國際急需的電子電工行業(yè)鎳合金帶材、工業(yè)建設(shè)鎳合金板材等，目前大部分依賴國外進(jìn)口，受到國外制約。因此，全面提升鎳合金加工水平、加快產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步顯得非常緊迫，這是國家對鎳合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求，也是加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必需。

2、原材料價(jià)格波動(dòng)較大，成為未來主要的競爭點(diǎn)

鎳及鎳合金板帶材作為重要的金屬材料具有很強(qiáng)的增值能力，隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對鎳幾鎳合金板帶材的需求日益旺盛，產(chǎn)品價(jià)格也將隨著市場的發(fā)展發(fā)生波動(dòng)。

鎳基合金在許多的領(lǐng)域中，比如：

1、海洋：海域環(huán)境的海洋構(gòu)造物，海水淡化，海水養(yǎng)殖，海水熱交換等。

2、環(huán)保領(lǐng)域：火力發(fā)電的煙氣脫硫裝置，廢水處理等。

3、能源領(lǐng)域：原子能發(fā)電，煤炭的綜合利用，海潮發(fā)電等。

4、石油化工領(lǐng)域：煉油，化學(xué)化工設(shè)備等。

5、食品領(lǐng)域：制鹽，醬油釀造等。在以上的眾多領(lǐng)域中，普通不銹鋼304是無法勝任的，在這些特殊的領(lǐng)域中，特種不銹鋼是不可缺少的，也是不可被替代的。近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)達(dá)，隨著工業(yè)領(lǐng)域的層次的不斷提高，越來越多的項(xiàng)目需要檔次更高的不銹鋼。隨著各行業(yè)對鎳基合金需求量的增長。2011年我國鎳基合金市場規(guī)模達(dá)到230.7億元，同比增長率19.47%。因此，行業(yè)發(fā)展水平處于穩(wěn)步上升趨勢。

一、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

隨著我國宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境及工業(yè)發(fā)展形勢的良好運(yùn)行，各個(gè)行業(yè)均或多或少獲得了相應(yīng)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(jìn)國外的先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備及配套技術(shù)，帶動(dòng)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(jià)格

價(jià)格的高低是鎳基合金企業(yè)在做戰(zhàn)略時(shí)的主要考慮因素，因?yàn)楫?dāng)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(jì)運(yùn)行形勢良好發(fā)展，我國廉價(jià)勞動(dòng)力的勞動(dòng)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(jī)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(dǎo)致鎳基合金產(chǎn)品價(jià)格呈現(xiàn)上升趨勢。

三、渠道

目前我國鎳基合金行業(yè)的營銷渠道分為以下兩種：一是生產(chǎn)企業(yè)——經(jīng)銷商——消費(fèi)者二是生產(chǎn)企業(yè)——代理商——經(jīng)銷商——消費(fèi)者，這種營銷渠道存在一定的市場瓶頸。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(qiáng)與上、下游企業(yè)的緊密供應(yīng)及與科研界、學(xué)術(shù)機(jī)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(jìn)，為自身企業(yè)謀得更多的市場份額的同時(shí)，也推動(dòng)了鎳基合金行業(yè)的整體發(fā)展。

四、服務(wù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品技術(shù)越來越復(fù)雜，消費(fèi)者對企業(yè)的依賴性越來越大。他們購買產(chǎn)品時(shí)，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(wù)。企業(yè)的質(zhì)量保證、服務(wù)承諾、服務(wù)態(tài)度和服務(wù)效率，已成為消費(fèi)者判定產(chǎn)品質(zhì)量，決定購買與否的一個(gè)重要條件。

耐磨鎳基合金是指除承受磨料磨損、粘著磨損及其它類型的磨損外，還要經(jīng)受介質(zhì)腐蝕和高溫氧化作用的一類鎳基合金 。

NAS690鎳基合金的化學(xué)成分：

碳(C)≤0.05,錳(Mn)≤0.5,鎳(Ni)≥58.0,硅(Si)≤0.5,硫(S)≤0.015,鉻(Cr)27.0～31.0,銅(Cu)≤0.5,鐵(Fe)7.0～11.0

NAS690鎳基合金物理特性：

密度g/cm3：8.2

比熱J/(kg*k)：450(20℃)

固定電阻μΩ*cm：115

熱傳導(dǎo)率w/m*k：12.0

平均熱膨脹系數(shù)10-6/℃：

20～100℃ 14.1

20～200℃ 14.3

20～300℃ 14.5

20～400℃ 14.8

彈性系數(shù)N/mm-2：21.5*10-4

磁性：無

熔點(diǎn)℃:1345～1375

NAS690鎳基合金機(jī)械性能：(棒材、板材)

抗拉強(qiáng)度N/mm-2：586

屈服強(qiáng)度N/mm-2：240

延伸率%：30

耐腐蝕性：

NAS690鎳基合金在很多介質(zhì)中都表現(xiàn)出很好的耐腐蝕性，高濃度的鉻含量不但使得NAS 690合金具有極強(qiáng)的抗氧化性而且具有極強(qiáng)的耐腐蝕性。NAS 690也能在含氮的化合物及含氫和氟的酸性物質(zhì)中起到防腐蝕的作用。尤其在98.5%濃度的酸性環(huán)境中也不受侵蝕，甚至150℃高溫的時(shí)候仍完好無損。

NAS690鎳基合金應(yīng)用范圍：

同高質(zhì)量的機(jī)械材料相比，NAS 690既耐潮濕又耐高溫腐蝕的特性使得它在很多領(lǐng)域都被極好的運(yùn)用。

NAS690鎳基合金典型應(yīng)用領(lǐng)域：

放射性廢物處理設(shè)備；

蒸汽發(fā)生器內(nèi)部用于加壓水反應(yīng)堆的零件；

堿金屬硫化的熔爐的零件；

重油燃燒爐的零件；

生產(chǎn)玻璃與硅酸鹽制品的機(jī)器。