镍基合金及其特殊性能

一、镍资源概况

镍是一种铁磁性金属元素，具有耐腐蚀、耐高温、抗氧化、延展性好等优良性能，广泛用于冶金、化工、航空航天等领域，是制备不锈钢、高温合金、动力电池等材料的重要原材料，属于关键战略金属资源。

二、镍基合金定义

镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要性能划分为镍基耐热合金、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。

由于具有超群的高温机械强度与耐蚀性质，与铁基和钴基合金合称为超合金，一般是应用在540℃以上的高温环境，并依其使用场合，选用不同合金设计，多用于特殊耐蚀环境、高温腐蚀环境、需具备高温机械强度之设备。

三、镍及镍合金应用

镍及镍合金是一类重要的战略性材料，具有优良的性能，如极其优良的耐腐蚀性、热强性、优异的工艺性能，以及特殊的电磁学、记忆性等功能类性能。

镍合金按照使用用途又划分为高温合金、耐蚀合金、记忆合金、耐磨合金和精密合金。镍合金具有优异的耐腐蚀性、高温强度、抗氧化性，一些特殊合金还具有记忆性、优良的电磁学等特殊功能性，被广泛应用于军工宇航、航天航海、电工电子、石油化工、新能源等工业领域。

四、镍基合金特点

镍基合金是超合金中应用最广、强度最高的材料。

⑴性能超优异：

高温下可维持高强度，且具有优异的抗潜变、抗疲劳等机械性质，以及抗氧化和耐蚀特性与良好的塑性和焊接性。

⑵合金添加超繁杂

镍基合金常添加十种以上之合金元素，用以增进不同环境之耐蚀性；以及固溶强化或析出强化等作用。

⑶工作环境超恶劣

镍基合金被广泛用于各种严苛之使用条件，如航天飞行引擎燃气室的高温高压部分、核能、石油、海洋工业之结构件，耐蚀管线等。

五、生产工艺

⑴冶炼方面：为了获得更纯净化的钢水，减低气体含量与有害元素含量；同时由于部分合金中有易氧化元素如Al，Ti等存在，非真空方式冶炼难以控制；更是为了获得更好的热塑性，镍基耐热合金，通常采用真空感应炉熔炼，甚至用真空感应冶炼加真空自耗炉或电渣炉重熔方式进行生产。

⑵变形方面：采用锻造、轧制工艺，对于热塑性差的合金甚至采用挤压开坯后轧制或用软钢（或不锈钢）包套直接挤压工艺。变形的目的是为了破碎铸造组织，优化微观组织结构。

⑶铸造方面：通常用真空感应炉熔炼母合金保证成分与控制气体与杂质含量，并用真空重熔-精密铸造法制成零件。

⑷热处理方面：变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。

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