基本介紹
耐蝕合金,耐磨合金,精密合金,記憶合金,套用領域,市場趨勢,市場分析,家用市場,商用市場,耐熱合金,合金元素,發展歷史,成分性能,生產工藝,
耐蝕合金
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力腐蝕。最早套用（1905年美國生產）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，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於製造石油，化工，電力等各種耐腐蝕環境用零部件。
鎳基耐蝕合金多具有奧氏體組織。在固溶和時效處理狀態下，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 在還原性介質中耐蝕性優於鎳,而在氧化性介質中耐蝕性又優於銅，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；主要在氧化性介質條件下使用。抗高溫氧化和含硫、釩等氣體的腐蝕，其耐蝕性隨鉻含量的增加而增強。這類合金也具有較好的耐氫氧化物（如NaOH、KOH）腐蝕和耐應力腐蝕的能力。
Ni-Mo合金 主要在還原性介質腐蝕的條件下使用。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，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。
耐磨合金
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。可製造耐磨零部件，也可作為包覆材料，通過堆焊和噴塗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，廣泛的套用於等離子弧噴塗塗層、火焰噴塗塗層和等離子表面強化。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共晶體的合金元素（主要是硼和矽）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、矽元素的作用：顯著降低合金熔點，擴大固液相線溫度區，形成低熔共晶體；脫氧還原作用和造渣功能；對塗層的硬 化、強化作用；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：固溶強化作用、鈍化作用；提高耐蝕性能和抗高溫氧化性能；富餘的鉻容易與碳、硼形成碳化鉻、硼化鉻硬質相從而提高合金硬度和耐磨性
●鉬元素的作用：原子半徑大，固溶後使晶格發生大的畸變，顯著強化合金基體，提高基體的高溫強度和紅硬性；可以切斷、降低塗層中的網狀組織；提高抗氣蝕、沖蝕能力。
精密合金
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，其最大磁導率和起始磁導率高，矯頑力低，是電子工業中重要的鐵芯材料。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、較低的電阻率溫度係數和良好的耐蝕性，用於製作電阻器。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。
記憶合金
含鈦50（at)%的鎳合金。其回復溫度是70℃，形狀記憶效果好。少量改變鎳鈦成分比例，可使回復溫度在30～100℃範圍內變化。多用於製造太空飛行器上使用的自動張開結構件、宇航工業用的自激勵緊固件、生物醫學上使用的人造心臟馬達等。
套用領域
鎳基合金在許多的領域中，比如：
1、海洋：海域環境的海洋構造物，海水淡化，海水養殖，海水熱交換等。
2、環保領域：火力發電的煙氣脫硫裝置，廢水處理等。
3、能源領域：原子能發電，煤炭的綜合利用，海潮發電等。
4、石油化工領域：煉油，化學化工設備等。
5、食品領域：製鹽，醬油釀造等。在以上的眾多領域中，普通不鏽鋼304是無法勝任的，在這些特殊的領域中，特種不鏽鋼是不可缺少的，也是不可被替代的。近幾年來，隨著經濟的快速發達，隨著工業領域的層次的不斷提高，越來越多的項目需要檔次更高的不鏽鋼。隨著各行業對鎳基合金需求量的增長。2011年我國鎳基合金市場規模達到230.7億元，同比增長率19.47%。因此，行業發展水平處於穩步上升趨勢。
市場趨勢
一、產品結構
隨著我國巨觀經濟環境及工業發展形勢的良好運行，各個行業均或多或少獲得了相應的影響，鎳基合金行業也不例外，加之行業內的企業通過近些年不斷引進國外的先進生產設備及配套技術，帶動了鎳基合金行業市場的繁榮發展。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品。
二、價格
價格的高低是鎳基合金企業在做戰略時的主要考慮因素，因為當前鎳基合金行業集中度較高，所以競爭比較激烈，但是未來隨著我國經濟運行形勢良好發展，我國廉價勞動力的勞動成本也在逐年上升，加之鎳基合金行業也逐漸的開始集群化發展，並與國內知名機構在一定的區域內集中形成上、中、下游結構完整性，外圍加大對產業體系的支持，終將導致鎳基合金產品價格呈現上升趨勢。
三、渠道
目前我國鎳基合金行業的行銷渠道分為以下兩種：一是生產企業——經銷商——消費者二是生產企業——代理商——經銷商——消費者，這種行銷渠道存在一定的市場瓶頸。未來，我國鎳基合金行業產品的行銷渠道很有可能向寬渠道、長渠道拓展，加強與上、下游企業的緊密供應及與科研界、學術機構等的緊密合作，使自身企業的延伸產業鏈條，向一體化的全產業鏈模式前進，為自身企業謀得更多的市場份額的同時，也推動了鎳基合金行業的整體發展。
四、服務
隨著科學技術的進步，產品技術越來越複雜，消費者對企業的依賴性越來越大。他們購買產品時，不僅購買產品本身，並且希望在購買產品後，得到可靠而周到的服務。企業的質量保證、服務承諾、服務態度和服務效率，已成為消費者判定產品質量，決定購買與否的一個重要條件。
市場分析
家用市場
一、競爭格局
鎳合金在家用領域主要套用在電子電工產品方面，主要套用於電視製造、家電製造等。
曾經預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，並且已基本形成鎳合金占20%，銅合金占80%的比例。近年來隨著積體電路的小型化，Ni42鎳合金帶材由於特殊的性能，用量在擴大。
二、驅動力
1、鎳基合金材料國產化水平較低，機會較大
我國已是世界彩電、彩管生產的大國，但是到目前為止，彩管用金屬功能材料基本上依靠進口，彩管材料的國產化率不足10%，這為我國精密合金行業的發展提供了發展空間，高精度精密合金板帶材已列入國家鼓勵發展的高科技項目，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行業的不可替代性。
3、低膨脹鎳合金優勢明顯。
三、阻礙因素
1、電視機等家用電子行業競爭激烈，整體步入微利時代。
彩電行業在家電行業中甚至於與經濟領域內的任何一個行業相比，都可以說是市場化程度最深的行業之一。低價格策略的無序競爭使彩電行業整體進入了微利時代，當然這也許只是對久經價格戰的國內彩電廠商而言，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套用比重的下降。
商用市場
一、競爭格局
國際鎳業研究組織（INSG）預期2011年全球鎳消費量將由2010年的143萬噸升至153萬噸。INSG對2010年和2011年的產量預期不包括可能影響產量的調整因素。2009年鎳市場過剩量約為11萬噸，全球產量為135萬噸，消費量為124萬噸。
二、驅動力
國內鎳合金市場需求迅速增加，發展前景良好，而目前國內鎳合金帶材加工行業處於老產業和新產業更替階段，市場機遇良好。國內鎳合金加工水平整體落後，體現在工藝技術、產品規格、產品質量、生產規模等方面，國家急需的電子電工行業鎳合金帶材、工業建設鎳合金板材等。
三、阻礙因素
1、國內鎳合金加工水平整體落後
主要體現在工藝技術、產品規格、產品質量、生產規模等方面，國際急需的電子電工行業鎳合金帶材、工業建設鎳合金板材等，目前大部分依賴國外進口，受到國外製約。因此，全面提升鎳合金加工水平、加快產品結構調整和技術進步顯得非常緊迫，這是國家對鎳合金產業發展的要求，也是加快經濟發展的必需。
2、原材料價格波動較大，成為未來主要的競爭點
鎳及鎳合金板帶材作為重要的金屬材料具有很強的增值能力，隨著中國經濟的發展對鎳幾鎳合金板帶材的需求日益旺盛，產品價格也將隨著市場的發展發生波動。
耐熱合金
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；屬於耐熱合金；
2、Inconel合金，如Inconel600，主要成分是；73Ni-15Cr-Ti,Al；屬於耐熱合金；
3、Hastelloy合金，即哈氏合金，如哈氏C-276，主要成分為；56Ni-16Cr-16Mo-4W；屬於耐蝕合金；
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，其他元素有固溶強化，沉澱強化與晶界強化等作用。
在650～1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力，由於足夠高的高溫強度與抗氧化腐蝕能力，所以常用於製造航空發動機葉片和火箭發動機、核反應堆、能源轉換設備上的高溫零部件。
鎳基合金焊條
鎳基合金焊條發展歷史
鎳基高溫合金(以下簡稱鎳基合金)是30年代後期開始研製的。英國於1941年首先生產出鎳基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；為了提高蠕變強度又添加鋁，研製出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美國於40年代中期，蘇聯於40年代後期，中國於50年代中期也研製出鎳基合金。鎳基合金的發展包括兩個方面：合金成分的改進和生產工藝的革新。50年代初，真空熔煉技術的發展，為煉製含高鋁和鈦的鎳基合金創造了條件。初期的鎳基合金大都是變形合金。50年代後期，由於渦輪葉片工作溫度的提高，要求合金有更高的高溫強度，但是合金的強度高了，就難以變形，甚至不能變形，於是採用熔模精密鑄造工藝，發展出一系列具有良好高溫強度的鑄造合金。60年代中期發展出性能更好的定向結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燃氣輪機的需要，60年代以來還發展出一批抗熱腐蝕性能較好、組織穩定的高鉻鎳基合金。在從40年代初到70年代末大約40年的時間內，鎳基合金的工作溫度從 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。
成分性能
鎳基高溫合金中套用最為廣泛。主要原因在於，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)]相作為強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基高溫合金更高的高溫強度；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氣腐蝕能力。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，其他元素主要起強化作用。根據它們的強化作用方式可分為：固溶強化元素，如鎢、鉬、鈷、鉻和釩等；沉澱強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。
鎳基高溫合金按強化方式有固溶強化型合金和沉澱強化型合金。
生產工藝
冶煉方面：為了獲得更純淨化的鋼水，減低氣體含量與有害元素含量；同時由於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，通常採用真空感應爐熔煉，甚至用真空感應冶煉加真空自耗爐或電渣爐重熔方式進行生產。
變形方面：採用鍛造、軋制工藝，對於熱塑性差的合金甚至採用擠壓開坯後軋制或用軟鋼(或不鏽鋼)包套直接擠壓工藝。變形的目的是為了破碎鑄造組織，最佳化微觀組織結構。
鑄造方面：通常用真空感應爐熔煉母合金保證成分與控制氣體與雜質含量，並用真空重熔-精密鑄造法製成零件。
熱處理方面：變形合金和部分鑄造合金需進行熱處理，包括固溶處理、中間處理和時效處理，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，空冷；中間處理，1080℃，4小時，空冷；一次時效處理，843℃，24小時，空冷；二次時效處理，760℃，16小時，空冷。以獲得所要求的組織狀態和良好的綜合性能。
