镍及镍合金在金属研发领域属于高附加值产品,属于炙手可热的金属材料检测种类之一。由于具备了良好的耐腐蚀性能、特殊的电磁学性能、高耐热强度性能、优异的加工性能、良好的记忆性能等等特性,所以镍及镍合金一度成为国家级的战略性金属材料。各种牌号的镍及镍合金无论在传统的石油化工领域,还是新能源、电工电子领域都有广泛的应用,当然航空航天、军工宇航等高精尖的领域,也可以看到镍及镍合金的身影。
镍及镍合金在金属材料领域,可以说是具备了最为完整、全能的耐蚀合金类材料体系,尤其是在很多介质中表现出优异的耐腐蚀性。不同牌号的镍合金类型可以在还原性/氧化性酸、碱、盐、氯离子等介质中起到不可代替的作用。目前镍及镍合金的牌号主要是把耐腐蚀性作为主要标志性检测指标,按照用途进行分类,比如,Ni用于强碱领域,Ni-Cu用于还原性酸领域,Ni-Mo用于还原性酸领域,Ni-Fe-Cr用于氧化性酸领域,Ni-Cr-Si用于超级氧化性酸领域,Ni-Cr-Mo用于强碱及所有酸领域。
不同牌号的镍合金用途自然也不同,德检工程师在实际的检测案例中总结了纯镍、电子用镍合金、精密镍合金、耐蚀镍合金、高温镍合金、形状记忆镍合金七种类型的镍及镍合金的常见牌号,下面详细为大家介绍一下。
一、纯镍牌号分析
纯镍的代表牌号主要有N2、N4、N6、高纯镍等,纯镍类型的牌号一般加工性能很好,在苛性钠环境中具有特别良好的耐蚀性,所以在化工设备耐蚀结构件、精密仪器、电子管和无线电设备零件等领域较为常见。高纯镍N4在电解、电镀等行业有量大需求,主要为宽幅的中厚板。超纯镍则应用在电池等领域。厚度为0.5mm~0.6mm纯镍及N10276冷轧薄板在板式换热器制造方面有大量需求。铁镍基耐蚀合金N08020、N08028板材等在油气传输管道制备有广泛应用。N08825与管线钢复合材料管道在石油行业有大量的需求。镍基耐蚀合金N06600、N04400、N06625、N10276耐腐蚀性优良,市场需求量大,以往大量均靠进口,现在逐步开始国产化。装备制造为了节约成本,减少焊缝,提高安全性,这一类行业主要需求宽幅中厚板,厚度大于6mm,宽度大于1800mm,长度5000mm以上。
二、电子用镍合金牌号分析
电子电工用镍合金功能材料也具有良好的加工性能,特点是具有良好的电真空性能,代表牌号有NMg0.1、NSi0.19。这类牌号的镍合金主要应用于家电、IT制造、信息产品和电工产品制造等。如彩电制造用镍合金带材需求很大,目前这类牌号的镍合金国产化不足10%,这为镍基精密合金发展提供了机遇,但是需要很高的技术能力和装备实力。
三、精密镍合金牌号分析
精密镍合金的代表主要有软磁镍合金、硬磁镍合金、弹性镍合金、膨胀镍合金、热双金属、精密电阻镍合金等,这类牌号的镍合金具有特殊物理性能和电磁学性能,属于金属功能材料。性要求高,技术密集,更新换代快,主要应用在航天、电子、电光源、机械、仪表仪器、IT、家用电器等领域。
四、电热镍合金牌号分析
电热镍合金的代表牌号主要有Cr20Ni80、Cr15Ni60、Cr30Ni70、Cr20Ni35、Cr20Ni30。电热镍合金一般合金电阻率高,在高温下具有化学稳定性。Cr20Ni35、Cr20Ni30产品适宜作中、低温短寿命电热合金的消耗材料,也可作为加热网带的编制材料。电热镍合金的应用领域广泛,几乎都可以看到它的身影。
五、耐蚀镍合金牌号分析
耐蚀镍合金的代表牌号为NS系列合金(NS311等),这类镍合金是能在某种腐蚀介质中耐腐蚀的合金,一般分为铁镍基和镍基合金,应用于石油化工、电力、船舶、造纸、湿法冶金、海洋环境、垃圾处理等。
六、高温镍合金牌号分析
高温镍合金一般是指变形高温镍合金、铸造高温镍合金、焊接高温镍合金和粉末高温镍合金等。这类牌号的镍合金一般指在600℃~1100℃高温下能承受一定应力并具有抗氧化和抗腐蚀能力的合金。根据合金的基本组成元素,将其分为铁基、镍基、钴基三种。用于航空航天、工业燃气轮机的关键部件,核反应堆、化工设备等的主要为高温结构材料形状记忆合金,这类合金牌号有TiNi-1、TiNi-2、TiNi-3等,代表性能为高弹性,塑性高,记忆性。
镍基高温合金具备良好耐高温、耐蚀性能或某种特定的环境适应性。2018年,中国共有7台核电机组正式投入商业运行。虽然核电行业每年新增量有较大的起伏,但从长期来看,仍维持增长的趋势。在核电装备制造业中,高温镍合金材料因具有耐高温、耐高强度等优异特性,具有难以替代的作用,主要应用于承担核反应工作的核岛内。核电装备中主要使用高温合金的部件包括燃料机组、控制棒、压力容器、蒸发器、高温气体炉热交换器等,这些部件在工作时需要承受600℃~800℃的高温,需要较高的蠕变强度,必须采用高温合金材料。
七、形状记忆镍合金牌号分析
钛镍形状记忆合金的代表牌号主要有TiNi-1、TiNi-2、TiNi-3 等。钛镍形状记忆合金广泛应用于人体心脏支架、牙科矫正等领域。国内钛镍记忆合金主要生产单位集中在北京和西安。随着我国医疗器械行业研发投入的逐步加深,医疗器械产品的技术创新和材料应用得到飞速发展,对形状记忆合金等高技术材料的需求规模呈现明显的上升趋势,我国医疗领域对形状记忆合金的需求规模达到了50亿元。同时航空航天、汽车、机器人等新兴产业对于形状记忆合金的需求规模也表现出快速增长的趋势。
以上便是镍及镍合金牌号及其用途的详细介绍。虽然有完善的体系,但是在个别领域,我们与国外的镍合金加工企业在技术方面还是有相对大的差距,比如镍基高温合金,目前国产大飞机项目、航空项目以及军用飞机等的发动机所用涡轮机叶片急需高性能的高温合金。而国外的先进航空发动机都采用了单晶高温合金制造单晶涡轮叶片,该技术难度很大,国产的叶片制造时存在很多缺陷,所以国内单晶高温合金材料与叶片制造研究薄弱,航空航天用高温合金制造技术已成为制约我国相关产业发展的关键,这也是大家需要攻克的地方。