镍基合金元素及应用特性

镍基合金的概述
镍是重要的工业金属元素之一，它广泛应用于铸铁，不锈钢（奥氏体不锈钢中含有8%-35%的镍）和镍基合金等金属材料中。目前，镍的应用可以分为表1.2中的几种形式。从表中可以看出，约63%的镍用在不锈钢上，约12%的镍用在镍基合金上，合金钢和其他用途的占比则比较少。镍具有面心立方结构因此拥有极好的塑性和韧性；具有优异的耐蚀性能；镍对很多合金元素具有较大的固溶度，
因此可以充分利用其他合金元素的固溶强化作用提高镍的强度。基于以上优势，镍基合金被广泛应用于现代工业中。到目前为止，市面上已经拥有很多种型号的镍基合金，图1.2展示了镍基合金的发展过程，主要包含镍-铜合金，镍-钼合金，镍-铁-铬合金，镍-铬-钼合金，镍-铬-铁-钼合金等。
 
镍基合金之所以能够在多种环境中具有优异的耐均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀以及应力腐蚀性能，是由于多种合金元素固溶到镍基体中对其耐蚀性能的改善。总结了各元素对镍基合金耐蚀性影响的规律。具体如下∶铜提高镍基合金在非氧化性酸中的耐蚀性，如盐酸、硫酸和磷酸；铬提高镍基合金在高温氧化性酸中的耐蚀性，如硝酸、铬酸以及热磷酸；铁一般是为了降低成本加入的，并不改变耐蚀性；钼提高镍基合金在非氧化性酸中的耐蚀性，显著改善耐点蚀和缝隙腐蚀能力；硅是氧化处理后的残留物质或者是为了提高抗氧化性专门添加的，硅的含量一般严格控制，防止生成有害第二相；铝可以提高耐高温氧化性；碳在镍基合金中是被严格控制的，因为碳和其他元素容易形成晶界第二相，从而降低材料耐蚀性能。一般认为，镍基合金具有优异耐蚀性的原因是表层形成了稳定的钝化膜，钝化膜的结构和耐蚀性与材料的成分和溶液环境相关。