鎳基合金是指在650~1000℃高溫下有較高的強度與一定的抗氧化腐蝕能力等綜合性能，以鎳為基礎加入其他元素組成的合金就叫鎳基合金。按照主要性能又細分為鎳基耐熱合金，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。

鎳具有良好的力學、物理和化學性能，添加適宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蝕性、高溫強度和改善某些物理性能。鎳合金可作為電子管用材料、精密合金、鎳基高溫合金以及鎳基耐蝕合金和形狀記憶合金等。在能源、化工、電子、航海、航空和航天等部門中，鎳合金都有廣泛用途。

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鎳基合金的應用 

一般以Ni含量超過30wt%之合金就稱之為鎳基合金，常見鎳基合金的Ni含量都超過50wt%， 由于具有超群的高溫機械強度與耐蝕性質，與鐵基和鈷基合金合稱為超合金(Superalloy)，鎳合金具有優(yōu)異的耐腐蝕性，強度，韌性，冶金穩(wěn)定性，加工性和可焊性，許多鎳合金還具有優(yōu)異的耐熱性，是需要高溫強度和高溫耐化學性應用的理想選擇，因此常應用于：航天、能源、石化工業(yè)或特殊電子/光電等領域。

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起源及發(fā)展       

鎳基合金是本世紀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 Nimonic75(Ni-20Cr-0.4Ti)；為了提高潛變強度又添加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，60年代中期又發(fā)展出性能更好的方向性結晶和單晶高溫合金，以及粉末冶金高溫合金。

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1,100℃，從前述當初成份簡單之Nimonic75 合金，到近期發(fā)展出之MA6000合金，在1,100℃時拉伸強度達2,220MPa、屈服強度為192MPa；其1,100℃/137MPa條件下之持久強度約達1,000小時，可用于航空發(fā)動機葉片。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)技術的革新。

在商業(yè)上得到重要應用的鎳合金是Alloy 400，它由International Nickel Corporation（后來稱為Inco Alloys）于1905年開發(fā)并以商標MONEL銷售。下一個重要的里程碑是鎳鉬合金B(yǎng)和鎳 - 鉻 - 鉬 - 鎢合金C，它們是在1930年左右引入的。他們的發(fā)明者是Haynes Stellite（現(xiàn)為Haynes International），其中兩個是以商標HASTELLOY注冊的。鎳基合金開發(fā)的下一個重要階段來自Inco，它于1931年開發(fā)出鎳鉻鐵合金600，并于1949年開發(fā)出鎳鐵鉻合金，命名為INCONEL和INCOLOY。 

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鎳基合金的特色

鎳基合金是超合金中應用廣、強度高的材料。

鎳基耐蝕合金

由于鎳基中添加了合金元素：銅、鉻、鉬，可耐各種酸腐蝕和應力腐蝕。較早應用的是鎳銅（Ni-Cu）合金，又稱蒙乃爾合金(Monel合金Ni 70 Cu30) 。Ni-Cu合金 在還原性介質中耐蝕性優(yōu)于鎳,而在氧化性介質中耐蝕性又優(yōu)于銅，它在無氧和氧化劑的條件下，是耐高溫氟氣、氟化氫和氫氟酸的較好的材料 。    

鎳基耐熱合金（Ni-Cr)；主要在氧化性介質條件下使用?？垢邷匮趸秃?、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（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。它是耐鹽酸腐蝕的較好的一種合金，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。

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鎳基合金的命名

鎳基合金的牌號一般由其所開發(fā)廠家來命名，如Ni-Cu合金又稱為Monel合金，常見如Monel 400、K-500等。Ni-Cr合金一般稱為 Inconel合金，也就是常見之鎳基耐熱合金，如 Inconel 600、625等。若是Inconel合金中加入較高量的Fe來取代Ni，則為Incoloy合金，其耐高溫程度不如鎳基析出硬化型合金，但價格便宜，可用于噴射引擎里溫度較低部份的組件及石化廠反應器等，如Incoloy  800H、825等。若于Inconel與Incoloy中加入析出強化元素，如Ti、Al、Nb等，則成為析出硬化型(鐵)鎳基合金，可于高溫下仍保有良好的機械強度與抗蝕性，多用于噴射引擎的組件，例如 Inconel  718 、Incoloy  A-286 等。 而 Ni-Cr-Mo(-W)(-Cu) 合金則稱為哈氏耐蝕合金（Hastelloy)，Hastelloy的代表牌號如C-276、C-2000等。

鎳基合金的代表材料:

1) Incoloy合金，如Incoloy800，主要成分為;32Ni-21Cr-Ti,Al，屬于耐熱合金。

2) Inconel合金，如Inconel600，主要成分是;73Ni-15Cr-Ti,Al，屬于耐熱合金。

3) Hastelloy合金，即哈氏合金，如哈氏C-276，主要成分為;56Ni-16Cr-16Mo-4W;屬于耐蝕合金;

4) Monel合金，即蒙乃爾合金，比如說蒙乃爾400，主要成分是;65Ni-34Cu;屬于耐蝕合金;

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鎳基合金的微組織和元素

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(wěn)定性；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；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(jù)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；沉淀強化元素，如鋁、鈦、鈮和鉭；晶界強化元素，如硼、鋯、鎂和稀土元素等。

鎳基合金是高溫合金中應用廣、強度高的一類合金。其中添加較大量的Ni 為沃斯田鐵相穩(wěn)定元素，使得鎳基合金維持 FCC結構而可以溶解較多其它合金元素，還能保持較好的組織穩(wěn)定性與材料的塑性；而 Cr、Mo和Al則具有抗氧化和抗腐蝕作用，并具有一定的強化作用。鎳基合金的強化依元素作用方式可分為：

(1) 固溶強化元素，如W、Mo、Co、Cr和V等，藉由此類原子半徑與基材的不同，造成局部晶格應變來強化材料

(2) 析出強化元素 如Al、Ti、Nb和Ta等，可以形成整合性有序的A3B型金屬間化合物，如Ni3(Al,Ti)等強化相，使合金得到有效的強化，獲得比鐵基高溫合金和鈷基合金更高的高溫強度；

(3) 晶界強化元素，如B、Zr、Mg和稀土元素等，可加強合金之高溫性質。

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鎳基合金的性能

1）高溫瞬時強度

鎳基合金室溫下就具有較高的拉伸強度 (TS=1,200-1,600；YS= 900-1,300 MPa)，且兼具良好的延展性。

2）抗高溫潛變強度

潛變?yōu)椴牧显诟邷?T/Tm>0.5)恒荷載作用下，緩慢地産生塑性變形的現(xiàn)象，為材料合金由于具有很佳的抗高溫潛變能力，被廣泛的使用在各種高溫環(huán)境，作為承力件應用。

3）耐蝕性質

對材料發(fā)生腐蝕的控制已被視為是工業(yè)上實踐材料經(jīng)濟節(jié)約之較佳方式。工業(yè)設備在材料選用上，并非只考慮材料價格，后續(xù)更換、保養(yǎng)所需的周期與整體使用效率，以及安全性等，都需要考慮。

鎳基合金在強還原性腐蝕環(huán)境，復雜的混合酸環(huán)境，含有鹵素離子的溶液中都具有很好的耐蝕性，鎳基耐蝕合金可以Hastelloy合金為代表，Ni元素在晶體學上能容納較多的合金，來增進抵抗腐蝕環(huán)境的能力；且Ni本身就具有一定的抗腐性，如對抗Cl離子的應力腐蝕與苛性堿腐蝕具有絕佳抵抗能力。而鎳基合金中添加的鈍化多種元素可與基材相形成固溶體，提升了材料的腐蝕電位及熱力學穩(wěn)定性。如Ni中加入 Cu,  Cr,Mo等，提高整體合金的耐蝕性。

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鎳基合金的生產(chǎn)技術

傳統(tǒng)的鎳基合金的生產(chǎn)流程為鎳原料→ 鎳合金鑄錠(熔煉)→二次精煉→加工→成品→下游。

針對航天應用等之特殊需求，還發(fā)展出如方向性凝固，單晶鑄造，粉末冶金等特殊技術在制備鎳基合金。近年來，全球鎳基合金產(chǎn)量將持續(xù)增加，尤其以石化用之EAF等級及能源/航天用之VIM等級鎳基合金之需求量的增加較為明顯，其中又以亞洲市場的成長較為迅速，在航天、能源方面之應用將大幅增加。

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