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鎳基合金是指在650～1000℃高溫下有較高的強(qiáng)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(xì)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。

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。

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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度，但是合金的強(qiáng)度高了，就難以變形，甚至不能變形，于是采用精密鑄造技術(shù)，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?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(qiáng)度可達(dá)2,220MPa、屈服強(qiáng)度為192MPa；其1,100℃/137MPa條件下之持久強(qiáng)度約達(dá)1,000小時，可用于航空發(fā)動機(jī)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(fēng)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(dá)到熔點(diǎn)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(chǔ)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(diǎn)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(diǎn)蝕、間隙腐蝕的性能、提高高溫強(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)蝕、間隙腐蝕性能、提高高溫強(qiáng)度。 

鎢 W

提高抗還原性酸和局部腐蝕的性能、提高強(qiáng)度和可焊性。 

氮 N

提高冶金穩(wěn)定性、提高抗點(diǎn)蝕、間隙腐蝕性能、提高強(qiáng)度。 

鈷 Co

提供增強(qiáng)的高溫強(qiáng)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(xué)性能，而無需擔(dān)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(qiáng)化等方式提高強(qiáng)度。