降低镍基合金的Ni含量

　　尽管镍基合金耐蚀性能好,力学、物理性能优良,但由于镍含量较高,价格昂贵,限制了其大范围的推广应用。降低镍基合金的Ni含量是该合金的一个发展方向。

　　与其它系列相比,Ni-Fe系镍基合金由于增加了Fe含量,最1高可达45%,Ni含量有所降低,因此成本上具有一定优势。这类合金通常同时还含有Cr、Mo、Cu、Ti和Al等元素,一般Cr含量仍高达20%以上,按三元系来分类属于Ni-Fe-Cr系。这类合金的推出是用来填补镍含量相对较低的耐热、耐腐蚀合金的市场需求。其商业系列主要有Incoloy系列,典型牌号有Incoloy800、825、864和925等。

　　Incoloy800(Ni:30.0～35.0;Cr:19.0～23.0;Fe:≥39.5;C:≤0.10;Al:0.15～0.60;Ti:0.15～0.60;Al+Ti:0.30～1.20)是单相奥氏体型合金,由于具有较高的高温强度以及抗氧化、抗渗碳和其它形式的高温腐蚀性能,推出至今得到了广泛应用,典型应用包括热处理设备中的篮子、托盘和夹具,化工和石化过程中用于要求抗氯离子应力腐蚀能力的换热器和其它管道系统,核电站中蒸汽发生器管,家用电器中电加热元件的外壳,纸浆生产中蒸煮溶液的加热器,石油工业中的换热器等。

　　Incoloy825是一种添加了Mo、Cu和Ti的Ni-Fe-Cr固溶强化合金,其在还原性和氧化性介质中均具有优良的抗氯离子应力腐蚀开裂,抗点蚀、缝隙腐蚀的能力,可处理和储藏如硫酸和磷酸溶液等还原性酸,还可用于硝1酸溶液、亚硝1酸盐等氧化性介质,同时还具有优异的抗海水腐蚀能力。其典型应用为硫酸酸洗的加热管、容器等,海水冷却热交换器、海洋产品管道系统,磷酸生产的热交换器、蒸发器、洗涤和浸渍管等,石油精炼中的空气热交换器,以及厌氧气应用的阻燃合金等。

　　Incoloy864合金是为汽车排气系统接头、废气再循环管、歧管和排气管专门研制的高性能且具有成本效益的Ni-Fe-Cr合金。它具有优良的耐疲劳性、热稳定性和抗热盐腐蚀、点蚀和氯化物应力腐蚀开裂的能力。

　　Incoloy925合金是一种添加Mo、Cu、Ti和Al的Ni-Fe-Cr系时效硬化型合金。时效过程析出γ强化相,即Ni3(Al,Ti),随着温度的升高,还可能析出其它中间相。合金中Ni、Cr、Mo、Cu的优化匹配不仅使其具有良好的力学性能,而且具有广泛的耐蚀性,包括抗氯离子应力腐蚀、含H2S酸性油气环境的应力腐蚀、局部腐蚀,以及在各种还原性氧化性介质中都有良好的耐蚀性。该合金在航空、舰船、能源等行业得到了广泛的使用,常用于制造油气钻井设备上的零部件,如管道、阀门、定位接头、钻具接头、封隔器,也用于制造某些紧固件。

镍基高温合金的发展及应用

　　高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料。并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能。高温合金为单一奥氏体组织，在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。那么，以镍为基体(含量一般大于50%) 在650～1000℃范围内具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力的高温合金称之为镍基高温合金（以下简称“镍基合金”）。

　　镍基高温合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。镍基高温合金是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基高温合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基高温合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基高温合金的工作温度从 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。

　　镍基高温合金是高温合金中应用最广、高温强度最1高的一类合金。其主要原因，一是镍基合金中可以溶解较多合金元素，且能保持较好的组织稳定性；二是可以形成共格有序的 A3B型金属间化合物g [Ni3(Al，Ti)]相作为强化相，使合金得到有效的强化，获得比铁基高温合金和钴基高温合金更高的高温强度；三是含铬的镍基合金具有比铁基高温合金更好的抗氧化和抗燃气腐蚀能力。镍基合金含有十多种元素，其中Cr主要起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素主要起强化作用。根据它们的强化作用方式可分为：固溶强化元素，如钨、钼、钴、铬和钒等；沉淀强化元素，如铝、钛、铌和钽；晶界强化元素， 如硼、锆、镁和稀土元素等。镍基合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。

我国镍基合金产业格局分析

　　镍基合金按照主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等，在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能。由于我国生产能力有线，进口替代空间依然较大。

我国镍基合金产业格局分析

　　尚普咨询行业分析师指出：近两年来，我国镍基合金行业市场运行良好，虽然一些大型钢厂可以客户需求进行大规模生产，但是市场上90%左右的产品都是由众多中小型企业生产。同时，随着行业洗牌的加剧，新的产业格局正在形成。

　　由于镍基合金属于成本及附加价值较高的合金材料，是国防、发电、能源、石化、油气及航天等产业中不可或缺的关键零组件，成为反应一国工业先进的重要指标之一。高性能镍基合金除有重材料的耐热、耐蚀性外，更需具备优良的高温强度及耐潜变性，通常用于航天、国防等之涡轮发动机零件。我国镍合金产品在生产工艺、产品精度等方面还处于劣势，供给尚无法满足，因而需仰赖进口，需求在近几年更有快速成长的趋势。随着全球航天、能源之需求增加，将使得镍合金产量持续增加，我国市场的成长最为迅速。

　　就全球产量比例来说，欧洲、美洲、亚洲各占38%、35%及23%，欧洲地区仍为全球镍合金主要的生产地区，亚洲地区镍合金的总产量为6.5万公吨，主要以日本为主，其镍基合金材料主要集中在电子业。中国大陆的镍合金生产尚处于产品生命周期的成长初期，因此产量并不高。当前，我国镍基合金行业的产地比较集中。主产区主要集中在上海，河北、浙江、内蒙古及山西等地，上海是我国最1大的产地。