镍及镍合金资料综述

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第一部分：原镍宏观产量与宏观消费一、原镍生产（一）、镍地质资源概况据美国地质调查局报导，2007年世界镍储量为6700万吨，储量基础约为15000万吨。世界陆地查明含镍品位在1%左右的资源量为14000万吨，其中72%属于红土型镍矿床，共、伴生矿产主要是铁和钴，主要分布在古巴、新喀里多尼亚、印度尼西亚、菲律宾、巴西、哥伦比亚和多米尼加等国；28%属于岩浆型铜镍硫化物矿床，共、伴生矿产主要有铜、钴、金、银及铂族元素，主要分布在澳大利亚、加拿大、俄罗斯、中国、南非、津巴布韦和博茨瓦纳等国，目前开采的主要是后一类矿床。另外，大洋深海底的锰结核和锰结壳中还含有大量的镍资源。中国已查明的镍金属储量为360万吨，且多数都已开发利用。远景找矿主要在新疆、甘肃、吉林等省区进行，预测远景资源量在2000万吨以上。我国镍矿类型主要分为硫化铜镍矿和红土镍矿两大类，但是以硫化铜镍矿为主，约占全国总量的86%，并且共伴生矿产多、综合利用价值高，红土镍矿约占总量的14%。甘肃、陕西、吉林及新疆四省（区）的镍矿储约占全国总量的97.7%，其中特别是甘肃，其镍储量约占全国总量的70%。世界的镍资源比较丰富，按目前的生产能力，查明储量和基础储量分别可以保证50年和100年，并且找矿潜力很大。（二）、世界镍生产根据INSG报告，2010年全球原镍产量为144万吨，2011年升至160万吨，2010年全球原镍消费量为147万吨，2011年升至约154万吨，这表明：2010年全球镍市场短缺3万吨，而到了2011年，全球镍市场过剩6万吨。英国金属研究局（CRU）统计出世界前十大精炼镍厂商见表1。俄罗斯、巴西、中国、澳大利亚、瑞士是世界主要的精炼镍生产国。表12011年世界十大精炼镍生产厂商排名公司名称国别2011年镍产量1诺里尔斯克俄罗斯28.6万吨2淡水河谷巴西20.6万吨3金川集团中国12.7万吨-41- 4斯塔拉特瑞士10.6万吨5必和必拓澳大利亚8.3万吨6住友金属日本6.5万吨7埃赫曼法国5.4万吨8英美资源英国4.8万吨9谢里特国际加拿大3.5万吨10米娜拉1澳大利亚3万吨备注：1、嘉能可为米娜拉股东，与斯特拉塔合并后，合资公司产量为13.6万吨。近几年世界十大矿山镍生产国见表2。俄罗斯、加拿大、澳大利亚、印度尼西亚和新喀里多尼亚是世界主要矿山镍生产国。2005-2009年世界矿山镍生产情况单位：万吨国家/地区2005年2006年2007年2008年2009年比重(%)俄罗斯28.9229.0029.3628.6827.4820.1加拿大19.9923.2925.4925.9613.6610.0澳大利亚18.9018.5018.5020.016.5012.1新喀里多尼亚11.1910.3012.5410.269.286.8印度尼西亚15.6215.7222.9219.2619.0614.0古巴7.207.407.396.736.504.8中国7.278.216.647.958.115.9哥伦比亚5.275.114.934.165.183.8南非4.244.163.793.173.442.5巴西3.633.663.743.583.282.4多米尼加2.872.972.911.88-博茨瓦纳2.822.682.472.292.581.9希腊1.922.172.121.860.960.7其它7.3611.3914.2813.3121.415.7世界总计137.20144.56157.08149.09136.47100.0资料来源：WorldMetalStatistics，Yearbook2010-41- 2010年以来，随着镍价的企稳回升，大部分在金融危机期间被迫减产或停产的企业陆续恢复生产。两年来世界上镍的一些主要项目如下：世界上镍的最大生产商俄罗斯Norilsk2010年镍产量28.4万吨，2011年又增加54%的资本支出用于开拓更多的矿藏。全球第二大镍生产商巴西淡水河谷公司计划2011年将其年产量从29.5万吨提升至38.1万吨。世界最大镍铁厂的经营者法国埃赫曼集团提高旗下Doniambo冶炼厂7.5%的镍产量至5.6万吨，计划2014年上升至6.5万吨。澳大利亚明科资源公司计划2012年6月30日将镍产量提高1.5~1.6万吨。瑞士矿商斯特拉塔公司（XstrataPLC）计划在2016年之前投资230亿美元进行扩张，旨在将其镍产量翻番。中国镍资源在连云港的一些镍项目陆续在2011年投产，台商在福建建设镍铁厂，广西钦州恒星镍铁厂项目也在强势推进。2011年全球镍产品投产以及拟投产项目汇总见表3。表32011年全球镍产品投产以及拟投产项目汇总项目名称国家时间产品产能及预计产量OncaPuma巴西2011年1月镍铁含镍5.8万吨的镍铁，预计年内供应量2万吨镍。Falcondo多米尼亚2011年2月镍铁恢复50%产能，每年生产1.4万吨镍。Ravensthorpe澳大利亚2011年1季度中间产品年产3.9万吨镍，预计2011年年产1万吨。BarroAlto巴西2011年2季度镍铁年产4万吨，预计年内产量2万吨。Goro项目新喀尼多尼亚2011年4季度中间产品设计产能5万吨，预计年内产量0.5万吨。Taguang缅甸2011年下半年镍铁年产0.5万吨镍。Ramn项目巴布亚新几内亚2012年初中间产品设计产能6万吨镍，2011年无供应。Ambatovy马达加斯加2012年初电解镍年产6万吨镍哈马赫拉岛新镍冶炼项目印尼一期2012年，二期2017年一期年产3.5万吨镍，二期年产6.5万吨镍。-41- （三）、中国镍生产中国镍生产企业不多，具有采、选、冶能力的联合企业只有三家，即金川公司、新疆公司和吉林镍业公司。此外，还有许多小型镍盐生产厂家，以生产硫酸镍、氟化镍、碳酸镍等为主。中国近年镍产量受矿产资源条件限制，因此，我国矿山镍原料短期内难以大幅度增加。镍矿山原料的生产和供给不足已经成为制约我国镍工业发展的关键性因素。因此，从长远看，国内镍资料短缺的局面将长期存在，研究利用国外资源十分必要。（1）西北地区：我国西北地区的镍矿资源主要集中在甘肃和新疆两省，其中甘肃省的镍矿资源储量占全国总储量的70%以上，总部设在甘肃金昌的金川集团是中国最大的镍钴和贵重金属生产基地，该公司的镍产量约占国内镍产量的90%。被誉为中国的“镍都”。公司已形成年产13万吨镍、20万吨铜、6000t钴、3500kg铂族金属、3万吨镍盐和120万吨化工产品的综合生产能力。新疆省的主要镍矿企业为喀什通克铜镍矿，新疆有色金属工业集团喀拉通克铜镍矿是新疆第一家集采、选、冶为一体的有色金属联合企业。目前采矿生产能力23万吨/a，选矿生产能力1000t/d，冶炼生产能力7500t/a高冰镍。（2）西南地区：西南地区的镍矿资源储量也比较丰富，占全国总储量的12%，主要集中在四川和云南两省。其中四川省的镍矿企业主要是四川铜镍有限公司。云南省的镍矿资源主要集中在元江县，云南省元江镍矿是近年才开发起来的，其金属镍储量达53万吨，是居甘肃金川镍矿之后全国第二大矿床。2001年9月，元江县委、县政府引进云南坤能公司到元江开发镍矿，现已建成年产1000t的金属生产线，并生产出99.96%的金属镍。2004年，元江县委、县政府实施“以商招商”发展策略，又引进上海宝钢集团联合开发元江镍矿，达到年生产1万吨金属镍的生产规模。-41- 红河恒昊矿业股份有限公司，是国内领先的民营镍业企业。发展至今，连续多年被评为“中国民营企业500强”、“云南外经企业10强”、公司总资产截止2009年年底已逾12亿元。目前，公司除原有的镍矿、铜钼矿以外，还在云南、湖南、新疆等地获得了丰富的锰矿、钒矿、镍矿等金属资源。恒昊还积极响应国家“走出去”的号召，在菲律宾、印尼等国开发多处几十万吨镍金属储量的红土镍矿山，并计划每年开采红土镍矿100万吨以上。公司还开发了镍铁冶炼技术，并计划建设1万吨镍铁冶炼厂，实现产业链的延伸。(3)东北地区：东北地区的镍行业发展主要集中在吉林省，其中又数吉恩镍业有限公司规模最大，集中了东北地区的大部分镍矿资源。吉恩镍业有限公司是集镍金属选矿、冶炼、生产加工和销售于一体的有色金属联合企业，主要经营镍、铜、钴、硫冶炼及副产品加工，现有业务主要服务于冶金、化工、电子等重点行业，是中国第二大镍金属生产基地。目前生产能力为高冰镍6000t/a，硫酸镍2万吨/a，电解镍1500t/a。（4）华东地区：浙江嘉利珂钴镍材料有限公司位于浙江杭州湾精细化工园区，东邻宁波62公里，西至杭州78公里，北靠杭州湾与上海遥望；交通便捷，经济环境优越。公司总投资3580万美元，占地182.8亩（120000m2），是目前华东地区最大的钴、镍化工新材料产品专业生产企业。在全球硫化镍资源日益贫乏的背景下，如何利用更大储量的红土镍矿成为业内关注的热点，中国企业在利用丰富的红土镍矿资源方面走出了独特的道路。从2006年始，中国镍生铁生产初具规模，但因具有低品质高污染等先天劣势，当时市场对镍生铁的发展前景并不乐观。此后随着电炉冶炼的普及，降低了镍生铁成本，并提高了品质，这大大增强了镍生铁的生命力，镍生铁逐渐向300系不锈钢领域拓展，镍生铁在中国表现出了强劲的生命力，产量大幅增加。我们根据镍矿进口量、港口镍矿库存量以及镍铁企业实际调研估计2011年我国含镍生铁产量约为25万吨（镍金属量），同比增加56.2%。图12011年我国含镍生铁产量（镍金属量）-41- 作为一种替代电解镍的原材料，镍生铁被不锈钢厂商认可程度不断上升，目前太钢集困的镍铁使用比例已达50%，宝钢为30%左右，各大钢厂目前也正在尽量捉高镍铁的使用比例，镍铁的发展前景被普遍看好，加之2010年由镍铁厂当年生产当年收回投资的示范效应，吸引大量社会资金涌入该领域，大量新上马的镍铁项目如雨后春笋般涌现。镍生铁在中国经过5年的快速发展后，越来越多的问题也开始凸显出米，此前遍布全国的小高炉、小电炉冶炼镍铁显然已不能满足国内镍铁行业的发展。经过几年的摸索和实践后，采用RKEF法冶炼镍铁也慢慢被业界按受，许多新上马的大型镍铁项目基本都采用该方法，图2列出了国内目前正在建设的大型RKEF法镍铁冶炼项目，总产能达到了54万吨。我们假设如果其中有一半产能最终投产的话，未来2-3年我国镍铁产量将至少增加25万吨镍金属量。图2国内主要新建镍铁项目情况红土镍矿作为印尼和菲律宾两国的优势矿产资源，近几年来受到了国外资金的追捧，大量矿产资源被出口至国外，引起了两国政府的重视。印尼2009年新《矿业法》要求投资者必须在印尼境内处理所有金属原料，以发展本土工业，矿产品必须先在印尼精炼后方可出口，不得直接出口未精炼的矿产品。并规定自2014年1月1日起，镍含量大于或等于6%的镍产品，印尼政府才允许出口。菲律宾政府也可能自2016年起禁止国内的原矿产品出口。-41- 在这样的情况下，为保障镍原料供应，参与世界红土镍矿开发，越来越多的中国企业加快了走出去的步伐，选择在印尼和菲律宾修建镍冶炼厂，将当地丰富的红土镍矿加工成粗制镍产品，然后运回国内做深加工处理，或者是在当地直接做成精制镍产品。中国企业投资国外镍冶炼厂项目情况见表4。表4中国企业赴东南亚投资镍冶炼厂项目情况公司投资国家投资金额工艺主要产品中冶集团巴布亚新几内亚60亿元湿法冶炼镍钴中间产品中国有色缅甸40亿元电炉镍铁吉恩镍业印尼60亿元电炉+高炉低冰镍、镍铁青山集团印尼30亿元电炉镍铁江苏大丰港印尼30亿元电炉粗制镍铁福建泛华印尼20亿元高炉镍铁厦门墩峰菲律宾12亿元电炉镍铁目前中国镍企业在海外的镍矿资源开发主要集中在印尼和菲律宾两地，为了加强镍矿进口来源的多元化，既要加大对印尼及菲律宾等国镍矿资源开发力度，同时还需要更进一步“走出去”，逐步参与到新喀里多尼亚，古巴等国的镍矿资源开发进程中去。第二部分镍下游消费市场一、世界镍消费2006年中国内地超过日本成为全球精炼镍最大消费国。中国内地、日本、美国、德国、韩国、台湾等；前六大国家与地区合占精炼镍的一半以上，也是特殊钢主要生产地区。其中，2011年中国精炼镍消费量占当年全球精炼镍消费量的39.2%。世界镍的主导消费市场是冶金行业，占总消费量的80%以上，单是不锈钢的消耗就占镍总消费量的60%以上。它是目前镍市场增长的主要动力，世界镍的消费结构见表5。其中：不锈钢占61%，镍合金占25%，其它占比均不到10%，其中电池占5%，电镀占3%，制币占2%，其它镍盐等占4%。表5世界镍的消费结构/%不锈钢合金电镀电池制币其它61253524-41- 镍消费强劲复苏的原因主要是经济环境的明显改善，世界不锈钢产量大幅度增加，2010年上半年全球不锈钢粗钢产量已经恢复到金融危机前的水平，全年不锈钢粗钢产量增加~20.7%，达到~3030万吨，其中用镍较多的奥氏体不锈钢占72.2%。此外，汽车，能源及航空等非不锈钢领域对镍的需求也有明显好转，2010年这些领域对镍的消费同比增长10%~13%左右。2011年由于各种原因，欧美日等发达经济体经济增速不及预期，甚至面临再次衰退的风险。在更加复杂的经济形势下，受中国等新兴市场产量维持高增长推动，2011年全球不锈钢产量实现了平稳增长。2011年全球不锈钢产量估计为3250万吨，较2010年增加4.5%，预计2012年全球不锈钢产量将增加3.4%至3360万吨。除不锈钢外，其它镍下游需求行业，包括硬质合金与有色合金，电镀，电池，及铸造等，因基数较低，对绝对增量影响不大，估计2011年非不锈钢领域镍消费量在50万吨左右，未来五年将呈平稳增长态势。2010年全球镍消费量增加12%，达到146.2万吨，其增速远超过产量增速。其中中国的镍消费量为50.4万吨，占当年全球镍消费量的34.5%，2011年消费量~153.1万吨，增速减少，较前一年增加4.72%，近年世界镍产量和消费量见表6。表6近年世界镍产量和消费量/万吨项目2008年2009年2010年2011年2012年产量139.8134.2142.2160.0174(估计)消费量135.1130.5146.2153.1167(估计)二、中国镍消费2000~2010年是我国镍行业高速发展的11年，11年间全球镍产量平均增长率为3.28%，而我国镍产量平均增长率高达21%。2010年我国镍产量为20.58万吨，镍消费量为50.4万吨，占当年全球镍消费量的34.5%，2011年我国镍产量达到27.66万吨，增长15%，受益于不锈钢产业强劲需求表观消费量估计达到~60万吨，增长10%，占当年全球镍消费量的39.2%。近年，国内市场镍依然短缺，继续保持净进口格局。但从长期来看，我国面临镍供应过剩风险。我国近年镍产量和消费情况见表7。表7近年我国镍产量和消费量/万吨项目2008年2009年2010年-41- 2011年产量20.721.6126.527.1消费量32.357.452.6~60.0镍深加工定义：通过电解精炼或MOND法来除杂纯化，得到更高纯度的金属镍、电解镍、镍豆、镍板、镍锭等镍产品。从我国原生镍加工的产量和进出口量算2011年我国镍加工的表观消费量达到59.5万吨，而实际消费量为44.2万吨（见图3），因此2011年新增库存约15.3万吨。2012年1-2月份，我国镍加工表观消费量为5.2万吨，同比减少12.5%。预计全年我国镍加工表观消费量将达到51.3万吨。而2012年我国镍加工消费量为45.4万吨，因此2012年我国镍加工加工市场新增库存近6万吨。数据来源：国家统计局图32010-2012年1-2月份镍加工市场表现消费量分析2012-2017年我国镍加工消费量预测见图4，呈现稳定增长态势。与同期的进出口预测保持类似的增长趋势（图5）。-41- 图42012-2017我国镍深加工表现消费量预测分析资料来源：中研纵横数据库图52010-2015年我国镍深加工市场进出口预测资料来源：中国海关我国近几年的镍市场消费见图6。不锈钢消费占77%，电镀占10%，镍合金占7%，电池占4%。-41- 资料来源：国家统计局图62010-2012年1-2月份镍加工市场需求分布比例三、不锈钢和耐热钢标准：GB/T20878-2007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》，合金牌号有06Cr19Ni10、022Cr19Ni10等143个，其中奥氏体不锈钢牌号66个。2012年3月21日，国际不锈钢论坛（ISSF）发布2011年全球不锈钢产量初步统计数据。据ISSF统计，2011年全球不锈钢粗钢产量达到3210万吨，同比增长3.3%，再创历史新高。虽然去年三季度存在部分去库存情况，但在四季度得到一定程度的弥补。在2008-2009年全球经济危机之后，2010年全球不锈钢产量同比增幅高达25%，而2011年继续保持增长。不锈钢行业的复苏表明，自发明不锈钢并实现商业化以来的百年，不锈钢仍然具有巨大的增长潜力。表8   全球不锈钢粗钢产量              千吨地区2009年2010年同比，%2010年2011年同比，%西欧/非洲6449787822.2787878750.0中东欧23734043.634038714.1美洲1942260934.426092486-4.7亚洲（除中国）7472901120.690118770-2.7中国88051125627.8112561259211.9全球总计249043109424.931094321103.3-41- 注：2011年数据为初步统计值。2011年，世界不同地区不锈钢产量增长情况并不一致。2011年，亚洲（除中国）不锈钢粗钢产量同比下滑2.7%至880万吨，其中中国台湾同比降幅高达20.6%；日本同比下降5.3%至320万吨；而韩国和印度均实现增长，同比分别增长5.3%和7.0%。中国仍然是全球不锈钢产量增长的主要推动力，2011年不锈钢粗钢产量达到1260万吨，同比增长11.9%。包括中国在内的亚洲地区不锈钢产量占全球总计产量的比重达到66.5%。2011年，西欧/非洲地区不锈钢产量停滞不前，仍然保持在790万吨的水平。该地区不同国家不锈钢产量同比增幅在-5%至18%之间。2011年，中东欧地区不锈钢产量同比增长14.1%至40万吨，这一数据从全球来看几乎可以忽略不计。2011年，美洲地区不锈钢产量同比下滑4.7%至250万吨。分季度来看，相比2010年同期，2011年全球不锈钢产量增长变化存在很大的差异，这反映了对全球经济增长前景的日益关注以及整个行业去库存情况。比如：随着不锈钢补充库存，一季度全球不锈钢产量同比增长8.7%，二季度则由于去库存行动而导致全球不锈钢产量出现0.8%的下滑，尽管有些地区确实存在降低库存的情况，但三、四季度库存总体保持平稳，全球不锈钢产量保持适度增长。分品种来看，在过去的几年，不同品种的不锈钢所占比重出现很大变化。铬锰系不锈钢正变得越来越重要，铬系不锈钢产量所占比重则出现下滑。表9列出了三种主要不锈钢品种所占市场份额。从中可以看出，铬锰系不锈钢所占份额从2010年的12.0%上升至13.8%。表9   全球不锈钢产量分品种所占份额%项目一季度二季度三季度四季度2011年全年铬锰系不锈钢（200系）13.413.613.714.413.8铬镍系不锈钢（300系）59.557.358.457.658.2铬系不锈钢（400系）27.129.128.028.028.0CRU数据显示，2011年，全球不锈钢粗钢产量为3262.5万吨，同比增长近3%。其中，西欧/非洲地区产量为798.6万吨，同比增长0.45%；中东欧地区产量为26万吨，同比增长13%；美洲地区产量为243万吨，同比下降6.8%；亚洲地区为2195万吨，同比增长5%。-41- 从各主要生产国全年产量情况看，芬兰不锈钢粗钢产量为102.3万吨，同比下降3.6%；德国产量为151.7万吨，同比增长0.5%；意大利产量为152.8万吨，同比下降3.5%；美国产量为200万吨，同比下降9.1%；日本产量为333.3万吨，同比下降2.7%；韩国产量为205.8万吨，同比增长2.3%；印度产量为229.1万吨，同比增长8.1%。从各主要地区不锈钢产量看，由于受欧债危机、美国经济增速放缓等不利因素影响，银行为了规避风险，推迟了化工和石化行业、发电或基础设施行业等大型投资项目的建设，导致工程设备行业需求下降。在没有需求支撑下，欧洲钢厂产量小幅增长，美国钢厂产量则出现下降。亚洲则仍是全球不锈钢产量增长的主要驱动力，全年产量同比增长5%。此外，受惠于镍价下跌，奥氏体比增加。CRU数据显示，2011年全球不锈钢奥氏体比为74.7%，比上年增长1.7个百分点。据安泰科不完全统计，我国2011年不锈钢粗钢产量约1424万吨，同比增长15.3%。其中，300系不锈钢为693.5万吨，同比增长26%；200系不锈钢为397万吨，同比增长5%；400系不锈钢为333.6万吨，同比增长9.2%。300系不锈钢占48.6%，比上年增加4个百分点；200系不锈钢占28%，比上年下降2.6个百分点；400系不锈钢占23.4%，比上年下降1.3个百分点。由于镍价下跌，300系不锈钢份额出现增加。而由于市场需求低迷，企业资金紧张，一些竞争力弱的不锈钢厂，在2011年下半年陆续减产关闭，从而导致200系不锈钢份额下降。特别是四季度宁波市政府对于使用落后设备的工厂实行提高电价的措施，造成该地区约有93家使用落后中频炉和电炉技术的不锈钢厂停产关闭，而这些厂家的产品基本都以200系不锈钢为主。从国内几家主要不锈钢厂生产情况来看，太钢不锈圆满完成全年300万吨的产量目标，同比增长11.4%，300系不锈钢约为60%；宝钢不锈产量为130万吨，比上年稍有下降，300系不锈钢比约为45%；酒钢产量实现较大增长，突破了100万吨大关，同比增长25.7%，300系不锈钢比例约为48%；张家港浦项产能在2011年进行扩建之后，冶炼产能达到!00万吨/年，冷轧产能达到60万吨/年，全年粗钢产量约?0万吨左右，产品仍以300系为主，约占97%；联众产量约为160万吨，200系产量占50%以上，300系产量约占20%，其余为400系。此外，宝钢德盛、青山集团和西南不锈的产量也都创历史最高水平，分别为110万吨、130万吨和62万吨，产品均以镍系不锈钢为主；山东泰山、东方特钢以及中凯特钢的产量也都在30-40万吨之间，产品也是以镍系不锈钢为主。-41- 从前期钢厂年会传出的消息称，2012年预增长至320万吨，如此来看其至少会增加20万吨的产出量。宝钢2012年预计可能会增加至140万吨，增幅可能在10万吨左右。张家港浦项方面，从年会上披露的情况看，2012年销量欲增长25万吨，那么势必要借助于粗钢量的增长。酒钢不锈2012年也倾向于增产的范畴，不过增幅可能在上述钢企中最为平缓。2012年增长幅度可能会在10万吨以内，不过受设备瓶颈，增幅实际可能有限。台湾钢企继续增产的可能性也很大，预计全年可以完成接近170万吨的不锈钢量，2012年仍然是继续增产，计划增幅可能在25万吨左右，那么全年目标势必要接近200万吨。不过这一说法仍然需进一步核实。如按照上述数据，初步测算结果很明了，2012年上述五大钢企全年粗钢产量增幅预计会在100万吨左右。因此，综合来看，阶段性的行情走势困难并不会阻碍钢企继续释放产能，尤其是部分钢厂2012年仍然在继续上马不锈钢新项目，引用市场人士的话述，指称钢企经营虽然困难，但都寄希望2012年整体行情向好，即便明年只有短期的利好出现，抓住机会仍然会取得不错的业绩，总而言之，不锈钢行业便是一波行情即可支撑出钢企生存空间。四、镍合金以镍为基加入其他元素组成的合金。镍具有良好的力学、物理和化学性能，添加适宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蚀性、高温强度和改善某些物理性能。镍合金可作为电子管用材料、精密合金(磁性合金、精密电阻合金、电热合金等)、镍基高温合金以及镍基耐蚀合金和形状记忆合金等。在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等部门中，镍合金都有广泛用途。按用途分为：纯镍、电子用镍合金、精密合金、电热合金、耐蚀合金、高温合金和形状记忆合金等。各自的代表牌号，性能特点和主要应用见表10。表10镍合金的主要品质、性能及应用合金品质代表牌号性能特点主要应用纯镍N2、N4、N6、DN加工性能很好，在苛性钠环境中具有特别良好的耐蚀性-41- 用于化工，医药，电子，制币，食品，无线电，机械制造，纺织等各种屏蔽网，编网，编绳等，纯镍还可用于制造电焊条电子用镍合金NMg0.1、NSi0.19、NW4-0.15、NW4-0.1加工性能良好，具有良好的电真空性能主要应用于仪表、电讯及其它工业部门精密合金软磁合金、永磁合金、弹性合金、膨胀合金、热双金属、精密电阻合金等具有特殊物理性能和机械性能，是金属功能材料的主体。合金种类、牌号、规格多；形状差异大；尺寸和表面精度高，技术难度大；性能要求高，使用数量少，技术密集，更新换代快主要应用在航天、电子、电光源、机械、能源、交通、通讯、计算机、仪表仪器、科学研究、生物工程和家用电器等领域电热合金Cr20Ni80、Cr15Ni60、Cr30Ni70、Cr20Ni35、Cr20Ni30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。产品广泛应用于各领域耐蚀合金镍-铜合金和NS系列合金（NS311、NS331等）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，铁镍基合金含镍30－50%且镍加铁不小于60％，镍基合金含镍量不小于50％广泛应用于化工、石油、电力、造船、造纸、湿法冶金、海洋环境、垃圾处理等高温合金变形高温合金、铸造高温合金、焊接高温合金和粉末高温合金一般指在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、钴基三种航空航天及舰艇、工业燃气轮机的关键热端部件，核反应堆、化工设备等的主要高温结构材料。高温合金焊丝主要用于军工、船舶制造和高温容器上的焊接形状记忆合金NiAl、Ti-Ni、Ti-Ni-Pd、Ti-Nb等弯曲量大，塑性高，在记忆温度以上恢复以前形状。最早发现的形变记忆合金是50%Ti+50%Ni广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。资料来源：中研纵横（一）、纯镍标准：GB/T5235-2007《加工镍及镍合金化学成分和产品形状》，纯镍牌号有-41- N2、N4等8个，阳极镍牌号有NY1、NY2和NY3等3个。纯镍熔点高，力学性能和冷、热压力加工性能好，耐腐蚀性优良，是耐热浓碱溶液腐蚀的最好材料，耐中性和微酸性溶液以及有机溶剂，在大气、淡水和海水中化学性稳定，但不耐氧化性酸和高温含硫气体的腐蚀。一般用作机械、化工设备的耐腐蚀构件，精密仪器结构件，电子管和无线电设备零件，医疗器械及食品工业餐具器皿和电镀等。纯镍与镍基合金相比，纯镍具有更高的导电性、导热性和塑性。纯镍加工性能良好，可加工成不同形状的产品。根据GB/T5235-2007《加工镍及镍合金化学成分和产品形状》，纯镍和阳极镍的供货状态见表11。表11纯镍和阳极镍的供货状态组别名称牌号产品形状纯镍二号镍N2板、带、箔四号镍N4板、带、箔五号镍N5板、带、箔六号镍N6板、带、箔、管、棒、线七号镍N7板、带、箔八号镍N8板、带、棒、线九号镍N9板、带、箔电真空镍DN板、带、管、棒、线阳极镍一号阳极镍NY1板、棒二号阳极镍NY2板、棒三号阳极镍NY3板纯镍的铸铁焊条有EZNi-1、EZNi-2、EZNi-3和纯镍的气体保护焊焊丝ERZNi等型号，该焊材在电弧冷焊条件下焊接接头加工性能优异，焊接工艺合适时，半熔合区白口宽度仅为0.05mm左右，且呈断续分布，是所有铸铁异质焊材中最窄的，使得热影响区硬度较低，加工性好。但价格最贵，主要用于对焊补后加工性能要求高的缺陷焊补，或用作其它焊条的打底焊。我国目前纯镍板的生产企业主要是宝鸡钛业股份有限公司和铜兴产业有限公司（原沈阳有色金属加工厂），其中宝鸡钛业股份公司生产量最大。下表是这两家企业生产的产品和产量调研数据。企业名称产品牌号产品规格依据标准生产方式生产量用途宝鸡钛业股份有限公司N2，N4，N6厚度：5.0-20mm宽度：200-1000mm500-600吨/年-41- 沈阳有色金属加工厂N2，N4，N6厚度：5.0-22mm宽度：700mm80-100吨/年沈阳合金材料有限公司N4，N6，N8线、棒、带合计生产量：580-700吨/年应用：纯镍一般用作机械及化工设备耐蚀结构件、精密仪器结构件、电子管和无线电设备零件、医疗器械及食品工业餐器皿等。DN为电真空用镍，除具有纯镍的一般特性外，由于加有少量的硅、镁元素，还有高的电真空性能，可用作电子管阴极芯子及其他零件。阳极镍为电解镍，质地纯净，且有去钝化作用用于电镀镍中作阳极用。其中NY1适用于pH值小，不易钝化的条件；NY2适用于pH值范围大，电镀形状复杂的条件；NY3适用于一般的电镀条件。（二）、电子用镍合金标准：GB/T2882-2005《镍及镍合金管》，合金牌号有NMg0.1、NSi0.19等2个。GB/T2054-2005《镍及镍合金板》，合金牌号有NMg0.1、NSi0.19、NW4-0.1、NW4-0.15、NW4-0.07等5个。NMg0.1、NSi0.19具有高的电真空性能，耐蚀性好，但用这类合金制造的氧化物阴极芯，在电子管工作过程中，氧化层与芯金属接触面上易产生一层高电阻的化合物，因而降低阴极的发射能力，缩短电子管寿命，主要用作无线电真空管氧化物阴极芯，但不适用于长寿命、高性能电子管的阴极芯。NW4-0.1、NW4-0.15、NW4-0.07有好的高温强度和耐震强度，还有优良的电子发射性能。用这类合金制造的电子管氧化物阴极芯，在工作温度下，氧化层有高的稳定性，主要用作要求长寿命、高性能的无线电真空管氧化物阴极芯及其他零件。电子电工用镍合金功能材料是镍合金应用的重要方面，主要应用于电视制造、家电制造、IT制造、信息产品和电工产品制造等。彩电制造用镍合金带材需求很大-41- 2004年彩管用主要电子材料按5000万只彩管的用量计，共需无磁不锈钢带1400吨，荫罩钢带1.7万只，双金属1300吨，弹簧不锈钢带1.7万吨，框架钢带7万吨。目前随着新型彩电的大力发展，专家预计未来显像管电视市场占有率将由目前的近90％，降低到约50％，用于显像管制造的镍合金功能材料将逐渐减少。我国已是世界彩电、彩管生产的大国，但是到目前为止，彩管用金属功能材料基本上依靠进口，彩管材料的国产化率不足10％，这为我国精密合金行业的发展提供了发展空间，高精度精密合金板带材已列入国家鼓励发展的高科技项目，因此显像管电视用镍合金带材将仍有很大的量。沈阳合金材料有限公司（ST合金）是国内最大的电子用镍合金生产企业，公司建于1958年已有50余年历史，是沈阳市首批高新技术企业和辽宁省科技先导型企业，是我国生产镍基金属功能材料的骨干企业之一，是我国最大的电真空材料、火花塞电极材料、高强度耐蚀材料的研发和生产基地。形成了年产千吨合金材料的生产能力，主导产品有显像管电子枪用镍及镍合金丝、火花塞电极合金材料、高强度耐蚀合金材料等五大系列四十八个品种，广泛应用于仪器仪表、机械、电子、冶金、汽车、石油、化工、电力、航空航天等各个领域中，是国家十分重要和必不可少的材料和高新技术产品。（三）、镍基精密合金标准：GB/T15018-94《精密合金牌号》；含镍软磁合金牌号有1J30、1J304等28个，含镍最低的1J30含镍30%。含镍弹性合金牌号有3J01、3J09等11个，含镍最低的3J09含镍9%。含镍膨胀合金牌号有4J06、4J29等21个，含镍最低的4J29含镍29%。含镍电阻合金牌号有6J10、6J15等6个，含镍最低的6J15含镍58%。包括镍基软磁合金、镍基精密膨胀合金和镍基电阻合金等。最常用的软磁合金是含镍80%左右的玻莫合金，其最大磁导率和起始磁导率高，矫顽力低，是电子工业中重要的铁芯材料。镍基精密电阻合金的主要合金元素是铬、铝、铜，这种合金具有较高的电阻率、较低的电阻率温度系数和良好的耐蚀性，用于制作电阻器。-41- 膨胀合金具有反常热膨胀特性的一种精密合金，又称热膨胀合金，广泛用于电子工业、精密量具、精密仪表和低温工程等领域。一般的金属和合金受热时膨胀，膨胀量随温度的升高呈线性增加，但有些合金的热膨胀曲线在某一温度出现弯曲点，在弯曲点以下的热膨胀系数比弯曲点以上的正常热膨胀系数低得多，这种现象称为反常热膨胀特性。膨胀合金分低膨胀合金和定膨胀合金，后者又称封接合金。低膨胀合金在弯曲点以下的平均膨胀系数低于3×10-6/℃；定膨胀合金在弯曲点以下的平均膨胀系数约为(4～10)×10-6/℃。膨胀合金主要有Fe-Ni系、Fe-Ni-Co系和Fe-Ni-Cr系合金等,高铬钢和Co-Fe-Cr系合金也用作膨胀合金，但用量不大。膨胀合金除具有特定的热膨胀系数外，根据不同用途还要求有良好的封接性、可焊性、耐蚀性、可加工性和易切削性，并且在使用温度范围内不允许有引起膨胀特性明显变化的相变。膨胀合金在制造工艺过程中必须准确控制合金的化学成分，其产品一般为棒材、板材、带材、丝材和管材。1、铁镍钴玻封合金FeNi29Co17牌号：4J29(Kovar)也叫可伐合金（Fe54％、Ni29％和Co17％），其膨胀系数为4.7×10－6/℃。执行标准：YB/T5231-2005《定膨胀封接铁镍钴合金》用途：用于制作与硬玻璃匹配封接的。适用于发射管、振荡管、引燃管、晶体管以及管封插头、继电器外壳等电真空器件。在-60℃~+400℃温度范围内具有一定的线膨胀系数，能与硬玻璃进行匹配牢固封接。供货状态：带材，线材,圆钢,锻件2、瓷封合金牌号：Vacodil42，4J42，4J33，4J34执行标准：YB/T5234-1993《瓷封合金4J33、4J34技术条件》；YB/T5236-2005《杜美丝芯用铁镍合金》。在一定的温度范围内，具有与玻璃或陶瓷等被封接材料相接近的膨胀系数从而可以达到匹配封接的效果，因此也称之为封接合金，它广泛用于电子管，晶体管和集成电路中作引线和结构材料封接合金。用途：用于制作与陶瓷封接的.适用于电真空器件与95%Al2O3陶瓷的匹配封接。在-60℃~+600℃温度范围内具有与95%Al2O3陶瓷相近的线膨胀系数。供货状态：带材，线材，圆钢，锻件。3、低膨胀合金FeNi36,FeNi32CO4Cu，Invar，因瓦合金牌号：4J32，4J36，4J38，4J40-41- 执行标准：YB/T5241-2005《低膨胀铁镍、铁镍钴合金》用途：在-60℃～100℃温度范围内具有在低的线性膨胀系数，主要用于精密仪器仪表，光学仪器中的元件：精密天平的元件，长度标尺，大地测量基线尺，各种谐振腔，微波通讯的波导管，标准频率发生器和热双金属的被动层等。4J32，4J36合金和高温低膨胀4J40合金及易切削4J38合金主要用于制作在环境温度变化范围内对尺寸有高精度要求的仪表零件。4J36合金的热膨胀系数很低，能在很宽的温度范围内保持固定的长度。（2）Ni42Fe引线框架带钢需求递增我国IC封装量每年以30％左右的速度递增，分立器件每年以20％左右的速度递增，市场的前景非常广阔。国内IC引线框架Ni42Fe全部从日本进口。TO系列用KFC铜带绝大部分从日本、韩国、德国进口，国内近年生产水平和生产能力有大的提高，尚不能完全满足国内引线框架生产的需求。上述分析说明，中国IC行业发展最强劲，市场需求巨大，国内供给量很小，可以预见，随着中国市场的扩大，国际IC生产基地将向中国进一步转移，国内相关材料的需求将逐渐增大。曾经预测铜合金引线框架带材将完全代替镍合金引线框架带材的情况，目前通过市场的甄别分类，显示出镍合金不能完全代替，并且已基本形成镍合金占20％，铜合金占80％的比例。近年来随着集成电路的小型化，Ni42镍合金带材由于特殊的性能，用量在扩大。（3）坡莫合金需求稳定磁头用坡莫合金要求大卷重、无焊缝，并且尺寸精度高、性能均匀，目前国内生产水平还不能解决此问题，此产品大多依赖进口。“八五”期间国内共生产磁头材料2340吨，国产化率达54％，其余全部进口。目前随着对磁头材料性能要求的提高，进口量将加大。但另一方面随着盒式录音机产量的下降，磁头所需坡莫软磁合金的量将有较大下降。用于高性能感应线圈坡莫合金在我国有很大的市场，并且产品大量出口，代表的牌号有1J77，总量约为500吨。用于磁屏蔽行业的软磁合金，总量约为300吨。-41- （四）、镍基电热合金GB/T1234-1995《高电阻电热合金》；含镍电热合金牌号有Cr20Ni80、Cr30Ni70、Cr15Ni60、Cr20Ni35、Cr20Ni30等5个，含镍最低的Cr20Ni30含镍32%。电热合金是指利用物质的电阻特性制造发热体，用于制造电热元件的功能材料。电热合金通过焦耳热的方式实现电能-热能的转换，电阻率和使用寿命是评价其质量的两大指标。电热合金具有良好的抗氧化性和足够的抗蠕变性能；具有较高的电阻率及尽可能低的电阻率温度系数，可以承受较大的电流；具有良好的冶金生产工艺性能和制造加工性等优点。电热合金的最高使用温度可达1400℃，在冶金、机械、石化、电气、建筑、军工、家电等领域中用于制造各种电热元件。目前电热合金材料已成为一种重要的工程合金材料，在国民经济中占有重要的地位。电热合金按其化学成分可分为镍-铬合金、镍-铬-铁合金和铁-铬-铝合金三个系列。特点为镍-铬、镍-铬-铁合金具有奥氏体组织，高温强度高、无高温脆性，由于它是均匀的γ固溶体组织，电气性能均匀稳定。冷热加工性能良好，可以制成细丝和薄带。焊接性能优良，维护方便。缺点是电阻率稍低，工作温度仅1000～1100℃，合金中含有大量的镍、铬，成本较高。另外，合金的化学稳定性差，尤其在含硫的气氛中使用时会迅速被硫腐蚀而破断。但是它们在电热合金中占有一定的地位，主要用于制造家用电器的电热元件和震动条件下工作的电热元件。要求高温强度的电热元件必须选用镍-铬和镍-铬-铁合金。铁-铬-铝合金中含有大量的铬、铝元素。因而合金具有优良的高温抗氧化性能，其使用温度可以达到1400℃，这一温度远远高于镍-铬和镍-铬-铁合金。使用时具有较高的电阻率。其缺点为铁-铬-铝时铁素体合金存在常温脆性、475℃脆性、1000℃以上的高温脆性。由于高温脆性导致的高温强度低，最终导致电热元件的使用寿命短。按最高使用温度可分为四个等级：超高温级电热合金（使用温度为1400℃）、高温级电热合金（使用温度为1300℃）、中温级电热合金（使用温度为1100℃）和低温级电热合金（使用温度为950℃以下）。按合金的炼制方法可分为熔化法炼制的电热合金和粉末冶金法炼制的电热合金。-41- 电热合金的冶炼应根据合金的化学成分，特别是碳、磷、硫以及为提高合金性能加入的微量元素和对合金纯度的要求，分别采用电弧炉、真空感应炉以及电渣重熔等方法冶炼。为改善合金的加工性能，在冶炼过程中应加强脱氧，防止铸锭时二次氧化，减少偏析和粗大的柱状结晶组织。Ni-Cr-(Fe)型合金的热塑性加工应避免在含硫气氛中加热，以防止形成低熔点硫化镍而造成工件的表面裂纹。合金的冷塑性加工性能良好，每次退火软化处理之后，冷加工变形率可达60～80％。Fe-Cr-Al型合金在热加工过程中应防止加热温度过高和加热时间过长，以避免晶粒粗化。热加工终止温度一般不高于850℃。这类合金的冷加工性能较差，因此在冷加工过程中应及时进行再结晶退火处理，采用均匀变形的工艺方法并加强润滑。20世纪50～60年代是电热合金发展迅猛的年代。70～80年代是向外推进联营合作的年代。90年代是寻找拓宽应用途径的年代。21世纪初的现在是激烈竞争年代。我国于20世纪50年代初期开始生产镍铬铁电热合金产品。当时采用感应炉冶炼工艺。进入20世纪60年代，随着工业生产的发展对电热合金的需求量不断增长，由于镍、铬资源的缺乏，开始研制铁铬铝系电热合金。经过近四十年的不断发展与完善，目前已建立了具有我国特点的电热合金体系。现在可以生产镍铬、镍铬铁、铁铬铝全部牌号的电热合金线材、带材和扁丝。1966年我国电热合金年产量约为7000吨，2006年产量可以达到10万吨。其中镍铬和镍铬铁合金约占8％。目前我国电热合金的产量居世界第二位。我国生产电热合金的单位有很多，最早生产电热合金的工厂为首钢吉泰安合金材料有限公司，是我国目前电热合金的专业生产厂家之一。该厂的年生产能力为1万吨；始建于1976年。上海树青电工合金有限公司也是我国电热合金的专业生产厂家之一，年产电热合金约6000t；江苏常熟电热合金材料厂有限公司，主要生产扁丝和丝材。年产约1000t；陕西精密金属有限责任公司，年产电热合金300t；上海电工合金厂，年产量为1700t等等。国外生产电热合金数量较大的国家有瑞典、俄罗斯、美国和日本。有些国家由于镍资源比较丰富其电热合金中镍-铬合金的比例占50％～90％。其中瑞典是世界上电热合金产量最大的国家，其生产主要集中于山特维克特殊钢公司旗下著名的电热合金生产企业康太尔公司。瑞典非常致力于研究和发展电热合金，从电热合金的成分、性能、寿命和使用于不同温度的品种、规格等都较为齐备。-41- 国外对高温级及超高温级电热合金的成分、特点和添加元素的作用等进行了全面的基础研究。目前仅瑞典和日本的两家公司能生产出两个牌号超高温铁铬铝合金丝材。瑞典Kanthal公司开发出一系列的超高温级及高温级电热合金，相应的电阻带牌号有AF-1和APM等；AF-1牌号的电阻带最高使用温度为1300℃。APM牌号的电阻带，其最高使用温度为1425℃，可以很好满足不锈钢带钢光亮退火技术要求。国外发展的新型电热合金主要是Fe-Al合金和Heusler系电热合金。Fe-Al金属间化合物具有很好的电热性能，通过成分控制合金成分、相结构并辅以合理的热处理，可大大改善其塑性，在600加工时塑性良好，能实现热加工成形。近几年来，Heusler系合金的电热性能也为人们所关注。Heusler（霍伊斯勒）合金是由Fr.Heusler于1903年发明，最初是作为磁性材料，后来日本学者西野等人发现其赛贝克热电效应系数很大，其电热性才得以被关注。应用：Inconel800和Inconel840镍基合金属于奥氏体不锈钢，具有良好的耐腐蚀和耐高温性能，目前市场上电热水器加热管外壳主要采用这两种镍基合金制成。（五）、镍基耐蚀合金标准：GB/T15007-2008《耐蚀合金牌号》，合金牌号有NS1101、NS1102等46个。镍基合金不仅作为高温合金在诸多行业得到了广泛应用，作为耐蚀合金，在航空航天、核工程、能源动力、交通运输、石油天然气、化学化工、海洋装备和冶金工业等领域也起到了至关重要的作用，因此，镍基合金的开发在各国都深受重视。根据耐蚀合金的基本组成元素，将其分为铁镍基耐蚀合金和镍基耐蚀合金。铁镍基耐蚀合金含镍30%-50%且镍加铁不小于60%。镍基耐蚀合金含镍不小于50%。-41- 镍基耐蚀合金主要是哈氏合金以及Ni-Cu合金等，由于金属Ni本身是面心立方结构，晶体学上的稳定性使得它能够比Fe能够容纳更多的合金元素，如Cr、Mo等，从而达到抵抗各种环境的能力；同时镍本身就具有一定的抗腐蚀能力，尤其是抗氯离子引起的应力腐蚀能力。在强还原性腐蚀环境，复杂的混合酸环境，含有卤素离子的溶液中，以哈氏合金为代表的镍基耐蚀合金相对铁基的不锈钢具有绝对的优势。主要合金元素是铜、铬、钼。具有良好的综合性能，可耐各种酸腐蚀和应力腐蚀。最早应用（1905年美国生产）的是镍铜（Ni-Cu）合金，又称蒙乃尔合金(Monel合金Ni70Cu30)；此外还有镍铬（Ni-Cr）合金（就是镍基耐热合金，耐蚀合金中的耐热腐蚀合金）、镍钼（Ni-Mo）合金（主要是指哈氏合金B系列，国内专业耐蚀合金生产企业有北京钢铁研究总院，上海康晟特种合金有限公司，北京融品科技有限公司，宝钛集团稀有金属材料公司等）、镍铬钼（Ni-Cr-Mo）合金（主要是指哈氏合金C系列，国内专业耐蚀合金生产企业有北京钢铁研究总院，北京融品科技有限公司，宝钛集团稀有金属材料公司等）等。与此同时，纯镍也是镍基耐蚀合金中的典型代表。这些镍基耐蚀合金主要用于制造石油，化工，电力等各种耐腐蚀环境用零部件。图镍基耐蚀合金系列树形图（1）、SMC公司早在1906年，SpecialMetalsCorporation（SMC）国际镍合金集团前身之一的国际因科合金公司（IncoAlloysInternationalInc.）就取得了蒙乃尔（Monel）400合金生产方法的美国专利，该合金被认为是最早的镍基耐蚀合金。在随后的近百年时间里，SMC公司不断推陈出新，开发出了近百种镍基耐蚀合金产品，图1展示了SMC典型产品开发进展情况。该公司旗下的耐蚀合金产品包括Monel-41- 、因科乃尔（Inconel）和因科洛依（Incoloy）等系列，在诸多领域中得到了广泛应用，并且一直引领市场主流，其中，MonelK-500、Inconel690、Inconel718和Incoloy925等牌号都是耐蚀合金的著名代表，图2为SMC公司镍基耐蚀合金产品树形图。（2）哈氏合金国际公司美国哈氏合金国际公司（HaynesInternationalInc.）也是为耐蚀合金发展作出重要贡献的著名公司。早在1912年，美国哈氏合金国际公司的前身哈氏钴铬钨工厂（HaynesStelliteWorks）成立。20世纪20年代，联合碳化物公司（UnionCarbideandCarbonCorporation）收购了哈氏钴铬钨工厂。在联合碳化物公司的扶持下，哈氏钴铬钨工厂相继成功开发出哈氏（Hastelloy）B、A、D和C合金。在20世纪后期，哈氏钴铬钨工厂不断开发出新产品，如50年代的F、G，60年代的C-276、C-4，70年代的C-4、B-2、G-3，80年代的G-30、C-22。1987年，哈氏钴铬钨工厂更为现名，即美国哈氏合金国际公司（以下简称“哈氏公司”），随后又不断推出新合金品种，如20世纪90年代的B-3、B-4、D-205。进入2000年以后，哈氏合金国际公司开发出的C-2000、G-35、G-50和C-22HS等，均在市场上得到了不同程度的广泛应用。哈氏公司开发的产品除了包括上述Hastelloy系列合金之外，还包括Haynes系列合金，不同的是，前者属于耐蚀合金，后者多归入高温合金之列。作为世界著名耐蚀合金，Hastelloy合金包括了A、B、C、D、F、G、N、W和X等系列，目前商业化应用较为成功的系列主要有C、B、G及D等。图3给出的是Hastelloy耐蚀合金家族图谱。镍基耐蚀合金多具有奥氏体组织。在固溶和时效处理状态下，合金的奥氏体基体和晶界上还有金属间相和金属的碳氮化物存在，各种耐蚀合金按成分分类及其特性如下：Ni-Cu合金在还原性介质中耐蚀性优于镍，而在氧化性介质中耐蚀性又优于铜，它在无氧和氧化剂的条件下，是耐高温氟气、氟化氢和氢氟酸的最好的材料。Ni-Cr合金也就是镍基耐热合金；主要在氧化性介质条件下使用。抗高温氧化和含硫、钒等气体的腐蚀，其耐蚀性随铬含量的增加而增强。这类合金也具有较好的耐氢氧化物（如NaOH、KOH）腐蚀和耐应力腐蚀的能力。-41- Ni-Mo合金主要在还原性介质腐蚀的条件下使用。它是耐盐酸腐蚀的最好的一种合金，但在有氧和氧化剂存在时，耐蚀性会显著下降。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－还原混合介质条件下使用。这类合金在高温氟化氢气中、在含氧和氧化剂的盐酸、氢氟酸溶液中以及在室温下的湿氯气中耐蚀性良好。Ni-Cr-Mo-Cu合金具有既耐硝酸又耐硫酸腐蚀的能力，在一些氧化-还原性混合酸中也有很好的耐蚀性。（六）、镍基高温合金（简称镍基合金）标准：GB/T14992-2005《高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号》，合金牌号有GH1015、GH3007等177个。高温合金是指能够在600℃以上高温，承受较大复杂应力，并具有表面稳定性的高合金化铁基或镍基、钴基奥氏体金属材料。高温、较大应力、表面稳定和高合金化铁基、镍基和钴基奥氏体是不可缺一的四大要素。把高温合金简单地理解为在高温下使用的合金是片面的，甚至是错误的。主要合金元素有铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆等。其中铬起抗氧化和抗腐蚀作用，其他元素起强化作用。按合金基体元素，高温合金分为铁基或铁镍高温合金（含镍量达25%-50%）、镍基高温合金（含镍量达50%以上）和钴基高温合金三类。铁基高温合金使用温度一般只能达到750~780℃，对于在更高温度下使用的耐热部件，则采用镍基合金。镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位，它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。若以150MPA-100H持久强度为标准，而目前镍合金所能承受的最高温度〉1100℃，而镍合金约为950℃，铁基合金约为850℃，即镍基合金相应地高出150℃至250℃左右。所以人们称镍合金为发动机的心脏。目前，在先进的发动机上，镍合金已占总重量的一半，不仅涡轮叶片及燃烧室，而且涡轮盘甚至后几级压气机叶片也开始使用镍合金。与铁合金相比，镍合金的优点是：工作温度较高，组织稳定、有害相少及抗氧化搞腐蚀能力大。与钴合金相比，镍合金能在较高温度与应力下工作，尤其是在动叶片场合。1、发展历史-41- 镍基高温合金（以下简称镍基合金）是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期。1956年，中国正式开始研制生产高温合金，第一种高温合金是GH3030，用作WP－5火焰筒，由抚顺钢厂、鞍山钢铁公司、冶金部钢铁研究总院、航空材料研究所和410厂共同试制。1957年，通过长期试车后投入生产。1957年底，继GH3030合金之后，WP－5发动机用的GH4033(DH437B)、K412合金相继试制成功。1960年代初，又先后研制成功GH4037、GH3039、GH3044、GH4049、GH3128、K417等高温合金。镍基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。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，镍基合金的工作温度从700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。2、成分和性能镍基高温合金中应用最为广泛。主要原因在于，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γ[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。镍基高温合金按强化方式有固溶强化型合金和沉淀强化型合金。3、生产工艺冶炼方面：-41- 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。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。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。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Udmet500合金为例，它的热处理制度分为四段：固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时效处理，760℃，16小时，空冷。以获得所要求的组织状态和良好的综合性能。应用：用于制造航空发动机叶片和火箭发动机、核反应堆、能源转换设备上的高温零部件。a、航空发动机叶片高温合金是为满足喷气发动机对材料的苛刻要求而研制的，是军用和民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。目前，在先进的航空发动机中，高温合金用量所占比例已超过50%。可以说，没有高温合金就没有现代航空工业。在航空发动机中，涡轮叶片由于处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被列为第一关键件，并被誉为“王冠上的明珠”。叶片的制造量占整机制造量的三分之一左右。图是航空发动机用不同材料用量的变化情况，可以看出镍合金用得最多。图显示罗尔斯-罗伊斯喷气发动机内温度和镍合金的应用部位。可以看出镍基高温合金主要用于热端叶片。-41- 图航空发动机用不同材料用量的变化情况图罗尔斯-罗伊斯喷气发动机内温度和材料分布-41- 表是国内飞机叶片用高温合金牌号及其工作温度合金牌号合金体系使用温度/℃特点及应用GH4169Cr-Ni650热加工性能好，热变形和模锻成形不困难，叶身变形80%也不开裂。GH4033Cr-Ni750我国航空发动机叶片主要用材，是我国生产和应用时间最长的叶片材料；其改进型GH4133是当前国内使用最多的材料。该合金属时效硬化型镍基合金，使用温度为500~1000℃，用于制造航天、航空、燃气轮机及其他工业用的高温承力部件、涡轮盘模锻件等GH4080ACr-Ni800具有良好可锻性，因新型飞机需要，已经获得批量生产GH4037Cr-Ni850可锻性好，合金元素较高，固溶强化、沉淀强化双重作用，提高了使用温度。在800~850℃下具有高的热强性和足够的塑性，并具有高的抗疲劳强度，锻造和切削加工较令人满意，合金在700℃下有一定的缺口敏感性。适用于制造在800~850℃以下工作的燃气涡轮工作叶片及导向叶片GH4049Cr-Ni-Co900是当前工作温度最高和用量最大的叶片用变形高温合金。GH4105Cr-Ni-Co900是新机型定型后，刚刚开始批量生产的材料。GH4220Cr-Ni-Co950是变形合金中应用温度最高的叶片材料。现在，铸造涡轮叶片的承温能力已从1940s年代的750℃左右提高到1700℃左右。叶片用铸造合金如表所示。北京航空材料研究院、钢铁研究总院、沈阳金属所是铸造高温合金的研制单位。表国内叶片用铸造高温合金牌号及使用温度合金牌号组织特征使用温度/℃特点及应用K403;K405;K417G;K418等轴晶型900-10001970s-1980s初期；满足了国内航空发动机叶片生产以铸造代锻造的技术升级需要，适用于900~1000℃以下涡轮叶片和导向叶片K423;K441;K4002;K640DZ4;DZ5;DZ417G;DZ22;DZ125;DZ125L定向凝固铸晶型1000-10501980s-1990s研制；使用温度提高约100℃DD3;DD4;DD6单晶型1050-11001990s-2000s研制；IC6（IC6A）：IC10金属间化合物型1100-11501995-2000研制。美国Howmet公司等用于细晶粒铸造叶片等转动件，常用合金为：In792、Mar-M247和In713C合金；导向叶片等静止件则多用In718C、PWA1472、Rene220、及R55合金。b、火箭发动机-41- 反应物料在燃烧室的反应温度可达约3500K，这个温度远超出喷嘴和燃烧室材料的熔点（石墨和钨除外）。的确在某些材料自身承受范围内能找到合适的推进剂，但要保证这些材料不会燃烧，熔化或沸腾也很重要。材料工艺决定了化学火箭尾气温度的上限。火箭发动机根据燃料物态分为固体火箭发动机和液体火箭发动机。固体火箭发动机喷管属于非冷却型，工作环境及其恶劣。镍合金很难满足要求，一般采用复合材料。而液体火箭发动机采用冷却系统防止材料过热，可以使用镍合金。图1是典型的液体火箭发动机涡轮结构。图典型的液体火箭发动机涡轮结构液体火箭发动机涡轮在高温、高压、高转速下工作，把燃气热能转变为机械能。涡轮由静子和转子两部分组成，静子包括涡轮壳体、进口管、喷嘴、导向叶片以及排气管等，转子则由轮盘和工作叶片组成。静子部分工作条件：温度850-950℃，进气管、喷嘴入口压力一般为40-60公斤/厘米2-41- ，航天飞机主发动机高压涡轮入口压力高达413.4公斤/厘米2。转子切线速度一般为250-350米/秒，航天飞机主发动机涡轮转子切线速度高达500米/秒。工作叶片温度约750-850℃，轮盘工作温度650-750℃。涡轮高温材料问题，集中到一点主要是涡轮叶片和轮盘的材料问题。美国核火箭发动机涡轮泵Mark-9，Mark-25采用Inconelx-750；法国的HM-7和美国的航天飞机研究性涡轮泵Mark-48-F采用Astroloy整体电化铣外，其余均采用枞树型结构。工作叶片与转子的材料都不相同。根据涡轮入口温度和受力情况，转子轮盘分别采用16-25-6、A286、Inconel718，Rene'41。涡轮转子叶片大都采用镍基铸造合金Al1oy713C，钴基铸造合金Stellite2l而航天飞机“哥伦比亚”号主发动机涡轮叶片则采用MaR-M246定向结晶铸造叶片。c、核反应堆高温部件核电站涉及材料领域非常广泛，主要包括核燃料、中子慢化剂、核反应控制和反射材料、反应堆冷却剂、反应堆结构材料。其中，不锈钢主要作为反应堆结构材料得到应用。核电站核燃料包壳材料、核反应堆的压力壳、反应堆堆内构件、蒸汽发生器传热管等都是关键结构材料，锆及锆合金、钢及镍基合金、铝合金是核电站最主要的三类结构材料，其中钢和镍合金由于生产技术成熟、来源较广、价格相对较低，成为核电站结构材料的首选目标。据介绍，发电能力100万千瓦的核电站消耗钢材5-41- 万吨以上，反应堆本体的压力壳、堆内构件、控制棒驱动机构、一回路系统的设备、构件、部件等关键部位用的钢和镍合金，其数量多达数千吨，就压水堆和沸水堆而言，与一回路冷却剂接触的设备和构件，90％以上是用钢和镍合金制造，在钢和镍合金中不锈钢占80－90％。反应堆堆芯、堆内构件、控制棒驱动机构用不锈钢及镍合金：(1)轻水堆：轻水堆堆芯及堆内构件在280－350℃高温及9－15MPa压力下工作，并且在强中子、高温水腐蚀、冲刷、水力振动等恶劣条件下工作，对所用材料要求苛刻。轻水堆大量使用不锈钢，除力学性能满足要求的原因，抗辐照性能好也是一个主要原因。其使用不锈钢的主要部件为：①燃料组件。由燃料元件棒、定位格架、组件骨架等组成，元件棒包壳友锆合金制造，定位格架中的条带、围板为高镍合金或奥氏体不锈钢，组件骨架为铬镍不锈钢。②控制棒组件。控制棒一般有安全棒、补偿棒、调解棒，由内装吸收中子的材料，外套为铬镍奥氏体不锈钢，控制棒导向管采用铬镍不锈钢精密管。③堆内构件。包括吊兰部件、压力部件、堆内温度测量系统组件等采用铬镍不锈钢板材、锻材、管材、板材等。另外，轻水堆内需要大量的螺钉、螺栓、销钉、定位销等紧固件连接构件，主要用不锈钢及高镍合金。(2)其它堆型：如钠快冷堆。钠快冷堆较轻水堆具有更高的工作温度，堆芯具有更强的快中子辐照环境，加之对材料与液态钠相容性的要求，钠快冷堆从燃料包壳、控制棒包壳到堆内结构件主要选用铬镍奥氏体不锈钢。（七）、镍基形状记忆合金（达国祖）1932年，瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到"记忆"效应，即合金的形状被改变之后，一旦加热到一定的跃变温度时，它又可以变回到原来的形状，人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。1963年，美国海军军械研究所的比勒在研究工作中发现，在高于室温较多的某温度范围内，把一种镍-钛合金丝烧成弹簧，然后在冷水中把它拉直或铸成正方形、三角形等形状，再放在40℃-41- 以上的热水中，该合金丝就恢复成原来的弹簧形状。后来陆续发现，某些其他合金也有类似的功能。这一类合金被称为形状记忆合金。每种以一定元素按一定重量比组成的形状记忆合金都有一个转变温度；在这一温度以上将该合金加工成一定的形状，然后将其冷却到转变温度以下，人为地改变其形状后再加热到转变温度以上，该合金便会自动地恢复到原先在转变温度以上加工成的形状。1969年，镍-钛合金的“形状记忆效应”首次在工业上应用。人们采用了一种与众不同的管道接头装置。为了将两根需要对接的金属管连接，选用转变温度低于使用温度的某种形状记忆合金，在高于其转变温度的条件下，做成内径比对接管子外径略微小一点的短管(作接头用)，然后在低于其转变温度下将其内径稍加扩到该接头的转变温度时，接头就自动收缩而扣紧被接管道，形成牢固紧密的连接。美国在某种喷气式战斗机的油压系统中便使用了一种镍-钛合金接头，从未发生过漏油、脱落或破损事故。科学家在镍-钛合金中添加其他元素，进一步研究开发了钛镍铜、钛镍铁、钛镍铬等新的镍钛系形状记忆合金；除此以外还有其他种类的形状记忆合金，如：铜镍系合金、铜铝系合金、铜锌系合金、铁系合金（Fe-Mn-Si,Fe-Pd）等。应用：形状记忆合金由于具有许多优异的性能，因而广泛应用于航空航天、机械电子、生物医疗、桥梁建筑、汽车工业及日常生活等多个领域。（1）航空航天工业中的应用：形状记忆合金已应用到航空和太空装置。如用在军用飞机的液压系统中的低温配合连接件，欧洲和美国正在研制用于直升飞机的智能水平旋翼中的形状记忆合金材料。由于直升飞机高震动和高噪声使用受到限制，其噪声和震动的来源主要是叶片涡流干扰，以及叶片型线的微小偏差。这就需要一种平衡叶片螺距的装置，使各叶片能精确地在同一平面旋转。目前已开发出一种叶片的轨迹控制器，它是用一个小的双管形状记忆合金驱动器控制叶片边缘轨迹上的小翼片的位置，使其震动降到最低。还可用于制造探索宇宙奥秘的月球天线，人们利用形状记忆合金在高温环境下制做好天线，再在低温下把它压缩成一个小铁球，使它的体积缩小到原来的千分之一，这样很容易运上月球，太阳的强烈的辐射使它恢复原来的形状，按照需求向地球发回宝贵的宇宙信息。另外，在卫星中使用一种可打开容器的形状记忆释放装置，该容器用于保护灵敏的锗探测器免受装配和发射期间的污染。（2）机械电子产品中的应用：1970-41- 年美国用形状记忆合金制作F-14战斗上的低温配合连接器，随后有数以百万以上的连件的应用。形状记忆合金作为低温配合连接在飞机的液压系统中及体积较小的石油、石化、电工业产品中应用。另一种连接件的形状是焊接的网状金属丝，用于制造导体的金属丝编织层的安全接头。这种接件已经用于密封装置、电气连接装置、电子工程机械装置，并能在-65~300℃可靠地工作。已开出的密封系统装置可在严酷的环境中用作电气件连接。将形状记忆合金制作成一个可打开和关闭快门的弹簧，用于保护雾灯免于飞行碎片的击坏。用于制造精密仪器或精密车床，一旦由于震动、碰撞等原因变形，只需加热即可排除故障。在机械制造过程中，各种冲压和机械操作常需将零件从一台机器转移到另一台机器上，现在利用形状记忆合金开发了一种取代手动或液压夹具，这种装置叫驱动汽缸，它具有效率高灵活，装夹力大等特点。（3）生物医疗上的应用：用于医学领域的TiNi形状记忆合金，除了利用其形状记忆效应或超弹性外，还应满足化学和生物学等方面的要求，即良好的生物相容性。TiNi可与生物体形成稳定的钝化膜。目前，在医学上TiNi合金主要应用有：(a)牙齿矫形丝用超弹性TiNi合金丝和不锈钢丝做的牙齿矫正丝，其中用超弹性TiNi合金丝是最适宜的。通常牙齿矫形用不锈钢丝CoCr合金丝，但这些材料有弹性模量高，弹性应变小的缺点。为了给出适宜的矫正力，在矫正前就要加工成弓形，而且结扎固定要求熟练。如果用TiNi合金作牙齿矫形丝，即使应变高达10%也不会产生塑性变形，而且应力诱发马氏体相变(stress-inducedmartensite)使弹性模量呈现非线型特性，即应变增大时矫正力波动很少。这种材料不仅操作简单，疗效好，也可减轻患者不适感。(b)脊柱侧弯矫形各种脊柱侧弯症(先天性、习惯性、神经性、佝偻病性、特发性等)疾病，不仅身心受到严重损伤，而且内脏也受到压迫，所以有必要进行外科手术矫形。目前这种手术采用不锈钢制哈伦敦棒矫形，在手术中安放矫形棒时，要求固定后脊柱受到的矫正力保持在30~40kg以下，一但受力过大，矫形棒就会破坏，结果不仅是脊柱，而且连神经也有受损伤的危险。同时存在矫形棒安放后矫正力会随时间变化，大约矫正力降到初始时的30%时，就需要再进行手术调整矫正力，这样给患者在精神和肉体上都造成极大痛苦。采用形状记忆合金制作的哈伦顿棒，只需要进行一次安放矫形棒固定。如果矫形棒的矫正力有变化，以通过体外加热形状记忆合金，把温度升高到比体温约高5℃，就能恢复足够的矫正力。-41- 另外，外科中用TiNi形状记忆合金制做各种骨连接器、血管夹、凝血滤器以及血管扩张元件等。同时还广泛应用于口腔科、骨科、心血管科、胸外科、肝胆科、泌尿科、妇科等，随着形状记忆的发展，医学应用将会更加广泛。（4）日常生活应用：(a)防烫伤阀在家庭生活中，已开发的形状记忆阀可用来防止洗涤槽中、浴盆和浴室的热水意外烫伤；这些阀门也可用于旅馆和其他适宜的地方。如果水龙头流出的水温达到可能烫伤人的温度(大约48℃)时，形状记忆合金驱动阀门关闭，直到水温降到安全温度，阀门才重新打开。(b)眼镜框架在眼镜框架的鼻梁和耳部装配TiNi合金可使人感到舒适并抗磨损，由于TiNi合金所具有的柔韧性已使它们广泛用于改变眼镜时尚界。用超弹性TiNi合金丝做眼镜框架，即使镜片热膨胀，该形状记忆合金丝也能靠超弹性的恒定力夹牢镜片。这些超弹性合金制造的眼镜框架的变形能力很大，而普通的眼镜框则不能做到。(c)移动电话天线和火灾检查阀门使用超弹性TiNi金属丝做蜂窝状电话天线是形状记忆合金的另一个应用。过去使用不锈钢天线，由于弯曲常常出现损坏问题。使用TiNi形状记忆合金丝移动电话天线，具有高抗破坏性受到人们普遍欢迎。因此常用来制作蜂窝状电话天线和火灾检查阀门。火灾中，当局部地方升温时阀门会自动关闭，防止了危险气体进入。这种特殊结构设计的优点是，它具有检查阀门的操作，然后又能复位到安全状态；这种火灾检查阀门在半导体制造业中得到使用，在半导体制造的扩散过程中使用了有毒的气体；这种火灾检查阀也可在化学和石油工厂应用。（5）其他方面的应用：在工程和建筑领域用TiNi形状记忆合金作为隔音材料及探测地震损害控制的潜力已显示出来。已试验了桥梁和建筑物中的应用，因此作为隔音材料及探测损害控制的应用已成为一个新的应用领域。随着薄膜形状记忆合金材料的出现和开发利用，形状记忆合金在智能材料系统中受到高度重视，应用前景更广阔。（八）、镍基耐磨合金（张富邦）标准：YS/T527-2006《Ni-Cr-B-Si系自熔合金粉》,合金牌号有FZNCr-25A、FZNCr-25B等10个。-41- 主要合金元素是铬、钼、钨，还含有少量的铌、钽和铟。除具有耐磨性能外，其抗氧化、耐腐蚀、焊接性能也好。可制造耐磨零部件，也可作为包覆材料，通过堆焊和喷涂工艺将其包覆在其他基体材料表面。镍基合粉末有自熔性合金粉末与非自熔性合金粉末。非自熔性镍基粉末是指不含B、Si或B、Si含量较低的镍基合金粉末。这类粉末，广泛的应用于等离子弧喷涂涂层、火焰喷涂涂层和等离子表面强化。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基耐磨耐蚀合金粉末等。在镍合金粉末中加入适量B、Si便形成了镍基自熔性合金粉末。所谓自熔性合金粉末亦称低共熔合金，硬面合金，是在镍、钴、铁基合金中加入能形低熔点共晶体的合金元素（主要是硼和硅）而形成的一系列粉末材料。常用的镍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、高钼镍基自熔性合金粉末、高铬钼镍基自熔性合金粉末、Ni-Cr-W-C基自熔性合金粉末、高铜自熔性合金粉末、碳化钨弥散型镍基自熔性合金粉末等。各种元素在合金中的作用：硼、硅元素的作用：显著降低合金熔点，扩大固液相线温度区，形成低熔共晶体；脱氧还原作用和造渣功能；对涂层的硬化、强化作用；改善操作工艺性能。铜元素的作用：提高对非氧化性酸的耐蚀性。铬元素的作用：固溶强化作用、钝化作用；提高耐蚀性能和抗高温氧化性能；富余的铬容易与碳、硼形成碳化铬、硼化铬硬质相从而提高合金硬度和耐磨性。钼元素的作用：原子半径大，固溶后使晶格发生大的畸变，显著强化合金基体，提高基体的高温强度和红硬性；可以切断、降低涂层中的网状组织；提高抗气蚀、冲蚀能力。（九）、镍基热电合金标准：GB/T5235-2007《加工镍及镍合金化学成分和产品形状》，热电合金牌号有NSi3、NCr10、NCr20等3个。特点与应用同电热合金。-41- 五、镍电池根据镍电池的发展历程，大概分为三个阶段：早期的镍镉电池；现在的镍氢电池，未来的镍锌电池。（一）、镍镉电池镍镉电池（Ni-Cd，Nickel-CadmiumBatteries,Ni-CdRechargeableBattery）是最早应用于手机、超科等设备的电池种类，它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单，一般使用以下反应放电：Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2　　充电时反应相反。镍镉电池最致命的缺点是，在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短。所谓“记忆效应”就是电池在充电前，电池的电量没有被完全放尽，久而久之将会引起电池容量的降低，在电池充放电的过程中（放电较为明显），会在电池极板上产生些许的小气泡，日积月累这些气泡减少了电池极板的面积也间接影响了电池的容量。当然，我们可以通过掌握合理的充放电方法来减轻“记忆效应”。此外，镉是有毒的，因而镍镉电池不利于生态环境的保护。众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围。（二）、镍氢电池镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池，具有高能量、长寿命、无污染等特点，因而成为世界各国竞相发展的高科技产品之一。镍氢电池的诞生应该归功于储氢合金的发现。早在20世纪六十年代末，人们就发现了一种新型功能材料储氢合金，储氢合金在一定的温度和压力条件下可吸放大量的氢，因此被人们镍氢蓄电池形象地称为“吸氢海绵”。其中有些储氢合金可以在强碱性电解质溶液中，反复冲放电并长期稳定存在，从而为我们提供了一种新型负极材料，并在此基础上发明了镍氢电池。储氢合金的主要来源是稀土，而中国的稀土资源占世界总储量的70%以上，发展镍氢电池具有得天独厚的优势。因此中国镍氢电池的研制与开发，受到了国家八六三计划的大力支持，被列为“重中之重”项目。在八六三计划“镍氢电池产业化”项目的推动下，中国的镍氢电池及相关材料产业实现了从无到有，赶超世界先进水平的奋斗目标。-41- 　　项目实施初期，中国的镍氢电池产业还是一片空白。根据中国国情，中国的科研机构和企业界携手合作，集中优势，联合攻关，依靠自己的力量完成了镍氢电池中试生产示范线的全套生产工艺及相应技术装备的开发。并在广东、辽宁、天津等地先后建立了镍氢电池的中试基地，产业化示范基地和一批相关材料的生产基地。为中国镍氢电池的产业化奠定了基础，使中国镍氢电池的生产迅速赶上了世界水平。在八六三计划的支持下，科研人员攻克了储氢合金制备等关键技术，取得了一大批创新性成果，其中中辽三普电池有限公司开发的“惰性气体保护下的冲击磨生产工艺”已达到国际先进水平，生产的储氢合金粉已达国际同类产品水平。镍氢电池产业化项目在实施过程中共取得了15项发明和实用新型专利，制定了50余项镍氢电池的标准及检测方法。为促进中国电池产品的更新换代和稀土资源的开发利用做出了贡献。通过该项目的实施，使中国镍氢电池的装备水平得到了大大的提高，由过去的手工操作跨越到连续化，自动化大规模生产，明显地提高了电池的均匀性和综合性，满足了移动通讯，便携式电脑，电动工具以及电动车辆对电池的需要。同时，通过该项目的实施，促进了中国镍氢电池与材料、设备、检测仪器，下游产品等相关企业的相互协作，明显提高了总体产业的生产能力，技术水平和竞争能力，为镍氢电池产业的发展和产品打入国际市场铺平了道路。目前中国已开发成功九个系列，32个规格的镍氢电池产品，形成了年产3000吨储氢合金材料和3亿安时镍氢电池的生产规模，年产值约30亿元人民币的镍氢电池产业。带动了一个年产值超百亿元的高技术产业群。（三）、镍锌电池镍锌（NiZn）电池是一种可以替代镍氢电池的新型电池，通常用于。与镍氢、镍镉电池相比，具有电压高、放电电流强的特点。在数码相机、闪光灯、电动玩具方面有着无与伦比的优势。镍锌电池电压高。与过去的AA电池相比它的电压达到1.6V。比镍氢电池的1.2V要高得多，更适用于传统的使用1.5V电池的电器。它可以使闪光灯回电更快。使数码相机充分用完其电量。而很多镍氢电池用在数码相机上仅使用了30%的电量就低电关机了。虽然目前（2010年12月）AA型号的镍锌电池的容量只有1300mAh左右，但是，它的放电能量已经达到8300焦耳以上。与目前最优秀的镍氢电池eneloop相比，差别并不大，eneloop放电能量大约在9000焦耳左右。-41- 镍锌电池放电电流强。目前已经运用在电动汽车上了。一颗AA镍锌电池，在2A电流放电下可以放出超过7200焦耳的能量。镍锌电池更环保，镍和锌都是可回收而且容易回收的金属。镍锌电池由于目前还是比较新的产品，全球主要由一个美国公司PowerGenix生产，所以价格还是比较高。相信在未来几年其价格可以降到镍氢电池同一水平。六、镍电镀镍电镀主要用作防护装饰性镀层。镍镀层对铁基体而言，属于阴极性镀层。其孔隙率高，因此要用镀铜层作底层或采用多层镍电镀。从普通镀镍溶液中沉积出来的镍镀层不光亮，但容易抛光。使用某些光亮剂可获得镜面光亮的镍层。它广泛用于汽车、自行车、钟表、医疗器械、仪器仪表和日用五金等方面。含有一部分氯化物的硫酸盐-氯化物溶液，称为“瓦特”镍镀液，在生产中应用最广。镍电镀借电化学作用，在黑色金属或有色金属制件表面上沉积一层镍的方法。可用作表面镀层，但主要用于镀铬打底，防止腐蚀，增加耐磨性、光泽和美观。广泛应用于机器、仪器、仪表、医疗器械、家庭用具等制造工业。将制件作阴极，纯镍板阳级，挂入以硫酸镍、氯化钠和硼酸所配成的电解液中，进行电镀。如果在电镀液中加入萘二磺酸钠、糖精、香豆素、对甲苯磺胺等光亮剂，即可直接获得光亮的镍镀层而不必再抛光。从第7届国际镍业会议上获悉，电镀镍市场正在增大。全球镍消费中大约有10万吨是电镀镍，占总数的8%。其中90%是用于电镀工业，10%进入工业市场。工业市场增长的一个因素是电池泡沫镍和燃料电池消费增长，主要是用于电动汽车方面的。在装饰市场，电镀镍开始重新应用在电镀铝制轮毂，铅制品和摩托车。尤其在亚洲，广泛的应用使其市场得到扩大。但是西方电镀镍生产商开始面对来自市场生产转移的威胁，主要是从美国和欧洲转移到印度和中国。新喀国际镍业大会由新喀里多尼亚政府组织，每四年举行一次，是世界上规模最大的镍业会议。新喀里多尼亚总统PhilippeGomes先生及各省省长出席了会议。会上，来自Vale，ERAMET,SLN，Hatch，Koniambo,SMSP、SNNC等著名镍铁公司对目前以及未来红土矿冶炼项目的发展以及其各自项目的现状向大会做了报告。新喀里多尼亚当地律师、政府及非政府组织也对目前新喀里多尼亚政府出台的矿业法律和法规进行了介绍和独特的分析。来自HeinzPariser,CRU-41- 以及MacqurieBank等机构的分析师也对目前及未来镍铁及含镍生铁的价格走向和发展趋势进行了分析和预测。会议多次提及中国镍工业及含镍生铁生产与需求对国际镍工业和市场发展举足轻重的影响。镍基高温合金在整个高温合金领域内占有特殊重要的地位,它广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机的最热端部件,如涡轮部分的工作叶片、导向叶片、涡轮盘和燃烧室等。若以150MPa-100h持久强度为标准,则目前镍基合金所能承受的最高温度>1100℃，而钴基合金约950℃，铁基（铁-镍基）合金<850℃,即镍基合金相应地高出150℃及250℃左右。所以人们称镍基合金是“发动机的心脏”。目前在先进的发动机上,镍基合金已占总重量的一半,不仅涡轮叶片及燃烧室,而且涡轮盘甚至后几级压气机叶片也开始使用镍基合金。与铁基合金比较,镍基合金的优点为：工作温度高、组织稳定、有害相少及抗氧化抗热蚀能力大。与钴基合金比较,镍基合金能在较高温度与应力下工作,尤其在动叶片场合。-41-