上海商虎合金集團

　　鎳基合金是指650~1000℃一類合金在高溫下具有較高的強度和一定的抗氧化腐蝕性。

　　分為鎳基耐熱合金、鎳基耐腐蝕合金、鎳基耐磨合金、鎳基精密合金、鎳基形狀記憶合金等。

　　高溫合金分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金和鈷基高溫合金。鎳基高溫合金稱為鎳基合金。

　　鎳基合金的代表材料有：

　　1，Incoloy合金，如Incoloy主要成分為800，32Ni-21Cr-Ti,Al；耐熱合金；

　　2，Inconel合金，如Inconel主要成分為600，73Ni-15Cr-Ti,Al；耐熱合金；

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

　　4，Monel蒙乃爾400等蒙乃爾合金，主要成分是；65Ni-34Cu；耐腐蝕合金；

　　主要合金元素

　　鉻、鎢、鉬、鈷、鋁、鈦、硼、鋯等主要合金元素。其中Cr，Ai它主要起到固溶強化、沉淀強化、晶界強化等抗氧化作用。其中Cr，Ai它主要起到固溶強化、沉淀強化、晶界強化等抗氧化作用。

　　在650～1000℃由于高溫強度和耐氧化腐蝕性足夠高，常用于制造航空發動機葉片和火箭發動機、核反應堆和能源轉換設備。

　　發展歷史

　　鎳基高溫合金(以下簡稱鎳基合金)于20世紀30年代末開發。1941年，英國首次生產鎳基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；為了提高蠕變強度，增加鋁Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。20世紀40年代中期，蘇聯在20世紀40年代末開發了鎳基合金。鎳基合金的發展包括合金成分的改進和生產過程的創新兩個方面。20世紀50年代初，真空熔煉技術的發展為含有高鋁和鈦的鎳基合金的煉制創造了條件。早期鎳基合金多為變形合金。20世紀50年代末，由于渦輪葉片工作溫度的升高，合金需要更高的高溫強度，但合金強度高，難以變形，甚至不能變形。因此，采用熔模精密鑄造工藝，開發了一系列高溫強度好的鑄造合金。在20世紀60年代中期開發了更好的定向晶體、單晶高溫合金和粉末冶金高溫合金。自20世紀60年代以來，開發了一批耐熱腐蝕性好、組織穩定的高鉻鎳基合金，以滿足船舶和工業燃氣輪機的需要。從20世紀40年代初到70年代末，鎳基合金的工作溫度從40年左右開始 700℃提高到1100℃，平均每年增加10℃左右。

　　成分和性能

　　鎳基高溫合金應用最廣泛。主要原因是鎳基合金能溶解更多的合金元素，保持良好的組織穩定性；二是形成共格有序 A3B型金屬間化合物γ[Ni3(Al，Ti)]作為強化相，有效強化合金獲得高溫強度高于鐵基高溫合金和鈷基高溫合金；第三，鉻鎳基合金比鐵基高溫合金具有更好的抗氧化性和耐燃氣腐蝕性。鎳基合金含有十多種元素Cr主要起抗氧化和耐腐蝕作用，其他元素主要起強化作用。根據其強化方法，可分為鎢、鉬、鈷、鉻、釩等固溶強化元素；鋁、鈦、鈮、鉭等沉淀強化元素；硼、鋯、鎂、稀土元素等晶界強化元素。

　　鎳基高溫合金包括固溶強化合金和沉淀強化合金。

　　生產工藝

　　冶煉：為了獲得更純凈的鋼水，降低氣體和有害元素的含量；同時，一些合金含有易氧化元素，如Al，Ti如果存在，非真空冶煉難以控制；為了獲得更好的熱塑性，鎳基耐熱合金通常通過真空感應爐熔化，甚至通過真空感應冶煉和真空自耗爐或渣爐重熔。

　　變形:采用鍛造軋制工藝，直接擠壓熱塑性差的合金，甚至擠壓開坯或軟鋼(或不銹鋼)包裝。變形的目的是破碎鑄造組織，優化微組織結構。

　　鑄造：真空感應爐熔化母合金通常用于保證成分和控制氣體和雜質的含量，并通過真空重熔-精密鑄造制成零件。

　　熱處理：變形合金和部分鑄造合金需要熱處理，包括固溶處理、中間處理和及時處理Udmet 以500合金為例，其熱處理系統分為固溶處理和1175℃，2小時，空冷；中間處理，1080℃，4小時，空冷；時效處理，843℃，24小時空冷；二次時效處理，760℃，16小時，空冷。獲得所需的組織狀態和良好的綜合性能。

　　鎳基耐腐蝕合金

　　銅、鉻、鉬是主要合金元素。綜合性能好，耐酸腐蝕和應力腐蝕。鎳銅是第一個應用(1905年在美國生產)（Ni-Cu）合金，稱蒙乃爾合金(Monel合金Ni 70 Cu30)；還有鎳鉻（Ni-Cr）合金(即鎳基耐熱合金、耐腐蝕合金中的耐熱腐蝕合金)、鎳鉬（Ni-Mo）北京鋼鐵研究哈氏合金B系列，北京鋼鐵研究企業，主要指哈氏合金B系列，上海康盛特種合金有限公司、北京金融科技有限公司、寶鈦集團稀有金屬材料有限公司等。)、鎳鉻鉬（Ni-Cr-Mo）合金（主要指哈氏合金C系列、北京鋼鐵研究院、北京金融科技有限公司、寶鈦集團稀有金屬材料公司等國內專業耐腐蝕合金生產企業)。)、鎳鉻鉬（Ni-Cr-Mo）合金（主要指哈氏合金C系列、北京鋼鐵研究所、北京金融科技有限公司、寶鈦集團稀有金屬材料公司等國內專業耐腐蝕合金生產企業)。同時，純鎳也是鎳基耐腐蝕合金的典型代表。鎳基耐腐蝕合金主要用于制造石油、化工、電力等耐腐蝕環境部件。

　　類別 鎳基耐腐蝕合金多為奧氏體組織。金屬間相和金屬碳氮化物存在于合金的奧氏體基體和晶界中。各種耐腐蝕合金的分類及其特點如下：

　　Ni-Cu合金 還原介質的耐腐蝕性優于鎳，氧化介質的耐腐蝕性優于銅。它是耐高溫氟、氟化氫和氫氟酸(見金屬腐蝕)的最佳材料。

　　Ni-Cr合金 即鎳基耐熱合金；主要用于氧化介質。隨著鉻含量的增加，耐高溫氧化和硫、釩等氣體的腐蝕性增強。這種合金也有更好的耐氫氧化物(如NaOH、KOH）耐腐蝕性和耐應力腐蝕性。

　　Ni-Mo合金 主要用于還原介質腐蝕。它是耐鹽酸腐蝕的最佳合金，但當有氧和氧化劑存在時，耐腐蝕性會顯著降低。

　　Ni-Cr-Mo(W)合金 兼有上述Ni-Cr合金、Ni-Mo合金的性能。混合介質主要用于氧化還原。該合金在高溫氟化氫、含氧和氧化劑的鹽酸、氫氟酸溶液和室溫下的濕氯中具有良好的耐腐蝕性。

　　Ni-Cr-Mo-Cu合金 它具有耐硝酸和硫酸腐蝕性，在一些氧化還原混合酸中也具有良好的耐腐蝕性。

　　鎳基耐磨合金

　　鉻、鉬、鎢是主要的合金元素，還含有少量的鈮、鉭和鋯。除耐磨外，還具有抗氧化、耐腐蝕、焊接性能。通過堆焊和噴涂工藝，可制造耐磨零件或涂層材料。

　　鎳基合金粉包括自熔合金粉和非自熔合金粉。

　　非自熔鎳基粉末是指不含B、Si或B、Si鎳基合金粉末含量低。廣泛應用于等離子弧噴涂、火焰噴涂和等離子體表面強化。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，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耐磨合金粉末等。

　　在鎳合金粉中加入適量B、Si鎳基自熔合金粉末形成。

　　在鎳合金粉中加入適量B、Si鎳基自熔合金粉末形成。所謂自熔合金粉末，又稱低熔合金和硬面合金，是在鎳、鈷和鐵基合金中加入低熔點共晶體（主要是硼和硅）形成的一系列粉末材料。鎳基自熔合金粉末常用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、高鉬鎳基自熔合金粉末，高鉻鉬鎳基自熔合金粉末Ni-Cr-W-C自熔合金粉末、高銅自熔合金粉末、碳化鎢彌散鎳基自熔合金粉末等。

　　合金中各種元素的作用：

　　●硼和硅的作用：顯著降低合金熔點，擴大固液相線溫度區，形成低熔共晶體；脫氧還原和造渣功能；涂層硬度 提高操作工藝性能。

　　●銅的作用：提高非氧化性酸的耐腐蝕性。●鉻的作用:固體溶解強化；提高耐腐蝕性和耐高溫氧化性；多余的鉻容易與碳和硼形成碳化鉻和硼化鉻的硬度，從而提高合金的硬度和耐磨性。

　　●鉬的作用：原子半徑大，固體溶解后晶格變形大，顯著增強合金基體，提高高溫強度和紅硬度，切斷和減少涂層中的網狀組織，提高耐腐蝕性和耐腐蝕性。

　　包括鎳基軟磁合金、鎳基精密電阻合金和鎳基電熱合金。最常用的軟磁合金是含鎳80%左右的玻莫合金，其最大磁導率和初始磁導率高，矯頑力低，是電子工業中重要的鐵芯材料。鎳、鋁、銅是鎳基精密電阻合金的主要合金元素，電阻率高，電阻溫度系數低，耐腐蝕性好。鎳基電熱合金是含鉻20%的鎳合金，具有良好的抗氧化性和耐腐蝕性，可達1000~11000℃長期在溫度下使用。

　　鎳基記憶合金

　　含鈦50（at)鎳合金%。回復溫度為70℃，形狀記憶效果好。鎳鈦成分比例的少量變化可使回復溫度為30~100℃范圍內的變化。主要用于制造航天器上使用的自動開放結構件、航天工業自激勵緊固件、生物醫學中使用的人工心臟電機等。

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