Utsikter for utvikling av nikkelbaserte legeringer i Kina
Legeringer med høy temperatur refererer generelt til legeringsmaterialer som fungerer under visse stressforhold over 600 grader. Det har ikke bare god oksidasjonsmotstand med høy temperatur og korrosjonsbestandighet, men har også høy temperaturstyrke, krypstyrke og holdbarhet samt god utmattelsesmotstand. Det er et sentralt varmende endekomponentmateriale for moderne luftfartsmotorer, romfartøyer og rakettmotorer, samt skip og industrielle gassturbiner (for eksempel turbinblader, veiledende skovler, turbinskiver, forbrenningskamre og foringsrør, etc.), og er også en viktig høytemperatur strukturelt materiale som kreves for nukleær reaktor, kjemisk utstyr, kullkalkkalk kule, kullkongener.
1. Introduksjon til nikkelbaserte legeringer
Nikkelbaserte legeringer er videre delt inn i nikkelbaserte korrosjonsbestandige legeringer, nikkelbaserte slitasjebestandige legeringer, nikkelbaserte presisjonslegeringer, nikkelbaserte formminnelegeringer og nikkelbaserte varmebestandige legeringer i henhold til deres viktigste egenskaper.
1. Nikkelbaserte korrosjonsbestandige legeringer
De viktigste legeringselementene er kobber, krom og molybden. Den har gode omfattende egenskaper og kan motstå forskjellige syrekorrosjon og stresskorrosjon. Den tidligste applikasjonen (produsert i USA i 1905) er Nickel-Copper (Ni-Cu) legering, også kjent som Monel Alloy. I tillegg er det nikkel-krom (NI-CR) legering (det vil si nikkelbasert varmebestandig legering, varmebestandig korrosjonslegering i korrosjonsresistent legering), nikkel-molybden (ni-mo) legering. Ren nikkel er også en typisk representant for nikkelbaserte korrosjonsresistente legeringer. Disse nikkelbaserte korrosjonsbestandige legeringene brukes hovedsakelig til å produsere forskjellige korrosjonsbestandige miljødeler som petroleum, kjemisk industri og strøm. Nikkelbaserte korrosjonsbestandige legeringer har stort sett austenittisk struktur. I tilstanden av fast løsning og aldringsbehandling er det intermetalliske faser og metallkarbonitrider på austenittmatrisen og korngrensene for legeringen. Ulike korrosjonsbestandige legeringer er klassifisert etter sammensetning, og deres egenskaper er som følger: Ni-Cu-legering har bedre korrosjonsmotstand enn nikkel i å redusere mediet. Ni-CR-legering, det vil si nikkelbasert varmebestandig legering, brukes hovedsakelig under oksiderende middels forhold. Ni-MO-legering brukes hovedsakelig under reduksjon av middels korrosjonsbetingelser. Ni-Cr-Mo (W) -legering har egenskapene til den ovennevnte Ni-Cr-legeringen og Ni-Mo-legeringen. Ni-CR-MO-Cu-legering har evnen til å motstå både salpetersyre og svovelsyrekorrosjon, og har også god korrosjonsresistens i noen oksidasjonsreduserende blandede syrer.
2. Nikkelbasert slitasjebestandig legering
De viktigste legeringselementene er krom, molybden, wolfram, og inneholder også en liten mengde niobium, tantal og indium. I tillegg til slitasje, har den også god oksidasjonsresistens, korrosjonsbestandighet og sveiseegenskaper. Den kan brukes til å produsere slitasjebestandige deler, og kan også brukes som et beleggmateriale, som kan belegges på overflaten av andre basismaterialer gjennom overflate- og sprøytingsprosesser.
Nikkelbaserte legeringspulver inkluderer selvflytende legeringspulver og ikke-selvfluksende legeringspulver. Ikke-selvflukende nikkelbasert pulver refererer til nikkelbaserte legeringspulver som ikke inneholder B, Si eller har et lavt innhold av B og Si. Å tilsette en passende mengde B og Si til nikkellegeringspulveret danner et nikkelbasert selvflytende legeringspulver.
3. Nikkelbaserte presisjonslegeringer
Inkludert nikkelbaserte myke magnetiske legeringer, nikkelbaserte presisjonsmotstandlegeringer og nikkelbaserte elektriske oppvarmingslegeringer. Den mest brukte myke magnetiske legeringen er permalloy som inneholder omtrent 80% nikkel. Den har høy maksimal permeabilitet og innledende permeabilitet, lav tvang, og er et viktig jernkjernemateriale i elektronikkindustrien.
De viktigste legeringselementene i nikkelbaserte presisjonsmotstandlegeringer er krom, aluminium og kobber. Denne legeringen har høy resistivitet, lav resistivitetstemperaturkoeffisient og god korrosjonsmotstand, og brukes til å lage motstander.
Nikkelbasert elektrotermisk legering er en nikkellegering som inneholder 20% krom. Den har god oksidasjonsresistens og korrosjonsmotstand og kan brukes i lang tid ved 1000-1100 grad.
4. Nikkelbasert minnelegering
Nikkellegering som inneholder 50 (AT)% titan. Gjenopprettingstemperaturen er 70 grader og har en god form minneeffekt. En liten endring i forholdet mellom nikkel og titan kan endre utvinningstemperaturen innenfor området 30-100 grad. Det brukes mest til å produsere automatisk å åpne strukturelle deler som brukes på romfartøy, selvoppføringsfester som brukes i luftfartsindustrien, og kunstige hjertemotorer brukt i biomedisin.
5. Nikkelbaserte varmebestandige legeringer
1) Representative materialer av utenlandske nikkelbaserte legeringer er:
(1) Incoloy -legering, for eksempel Incoloy800, hovedkomponentene er; 32ni -21 cr-ti, al; tilhører varmebestandige legeringer;
(2) Inconel -legering, som Inconel600, hovedkomponentene er; 73ni -15 cr-ti, al; tilhører varmebestandige legeringer;
(3) Hastelloy -legering, for eksempel Hastelloy C -276, er hovedkomponentene; 56ni -16 cr -16 mo -4 w; tilhører korrosjonsbestandige legeringer;
(4) Monellegering, for eksempel Monel 400, er hovedkomponentene; 65ni -34 cu; tilhører korrosjonsbestandige legeringer;
2) Innenriks deformerbare høye temperaturlegeringer med nikkel som hovedmatrikskomponent
Indikert med den kinesiske Pinyin -bokstaven "GH" pluss et serienummer, for eksempel GH36, GH49, GH141, etc. Det kan behandles til materialer ved konvensjonelle kalde og varme deformasjonsmetoder som smiing, rulling og ekstrudering.
I henhold til styrkingsmetoden kan den deles inn i tre kategorier: fast løsning styrket nikkelbasert deformert høye temperaturlegering, svak aldring styrket nikkelbasert deformert høye temperaturlegering og sterk aldring styrket nikkelbasert deformert høye temperaturlegering.
Bruksområde: Nikkelbasert deformert høye temperaturlegering er mye brukt for å produsere varme endedeler av luftfartsjetmotorer og forskjellige industrielle gassturbiner, for eksempel arbeidsblader, guideblader, turbinskiver og forbrenningskamre.
3) Innenriks støpte legeringer med høy temperatur med nikkel som hovedkomponent
Indikert med "K" pluss serienummer, for eksempel K1, K2, etc. Med økningen av driftstemperatur og styrke, blir legeringsgraden av høye temperaturlegeringer høyere og høyere, og varm prosessering og forming blir mer og vanskeligere, og støpingsteknologi må brukes til produksjon. I tillegg kan det indre komplekse hulrommet til det hule bladet ved bruk av kjøleteknologi bare produseres ved presisjonsstøpingsteknologi. På denne måten omdannes den nikkelbaserte deformerte høye temperaturlegeringen til en nikkelbasert støpt høye temperaturlegering.
Nikkelbasert støpt høye temperaturlegeringer bruker fase som matrise, og tilsett aluminium, titan, niobium, tantal, etc. for å danne ´fase for styrking. Mengden ´fase er stor, og noen legeringer er så høy som 60%; Tilsetting av kobolt kan øke oppløsningstemperaturen på ´fase og øke brukstemperaturen på legeringen; Molybden, wolfram og krom har effekten av å styrke fast løsning, og krom, molybden og tantal kan også danne en serie karbider som styrker korngrensen; Aluminium og krom bidrar til oksidasjonsresistens, men krom reduserer løseligheten og høye temperaturstyrken i ´fase, så krominnholdet skal være lavere; Hafnium: Forbedrer legeringens middels temperatur og styrke; For å styrke korngrensen, tilsett passende mengder bor, zirkonium og andre elementer.
Nikkelbaserte støpte legeringer med høy temperatur brukes til de mest kritiske høytemperaturkomponentene i gassturbiner for fly, skip, industri og kjøretøy, for eksempel turbinblad, guideblader og integrerte turbiner.
Ii. Søknadsfelt av nikkelbaserte legeringer
1. Matfelt
Saltfremstilling, soyasaus brygging osv. I de ovennevnte mange feltene er vanlig rustfritt stål 304 ikke kompetent. I disse spesielle feltene er spesiell rustfritt stål uunnværlig og kan ikke erstattes. De siste årene, med den raske utviklingen av økonomien og kontinuerlig forbedring av nivået på det industrielle feltet, krever flere og flere prosjekter rustfritt stål av høyere klasse. Med vekst av etterspørsel etter nikkelbaserte legeringer i forskjellige bransjer. I 2011 nådde markedsstørrelsen på nikkelbaserte legeringer i landet mitt 23,07 milliarder yuan, en veksthastighet fra år til år på 19,47%. Derfor er bransjens utviklingsnivå i en jevn oppadgående trend.
2. Miljøvernfelt
Utstyrsutstyr for røykgass for kraftproduksjon, behandling av avløpsvann osv.
3. Energifelt
Atomisk kraftproduksjon, omfattende utnyttelse av kull, tidevannskraftproduksjon, etc.
4. Petrokjemisk felt
Olje raffinering, kjemisk og kjemisk utstyr, etc.
5. Marine havområder
Marine strukturer i miljøet, avsalting av sjøvann, havvannsoppdrett, sjøvanns varmeutveksling, etc.
Iii. Utsikter for utvikling av nikkelbaserte legeringer i Kina
(I) Markedets etterspørsel fortsetter å utvide 1. Veksten i kjerneapplikasjonsområder Aerospace : Bruken av nikkelbaserte legeringer i viktige deler som høye temperaturkomponenter og turbinblader av flymotorer utgjør 25%, og etterspørselen etter større prosjekter som innenlandsk fly og fjerde generasjons nukleærmakt er.
Ny energi og high-end utstyr: Nytt energikjøretøybatterier, offshore vindkraft lagringsutstyr, ultra-superkritisk kraftproduksjonsteknologi og andre felt har blitt nye vekstpoeng, og markedsstørrelsen har overskredet 50 milliarder yuan i 2023.
Kjemisk og marin ingeniørarbeiding: Korrosjonsmotstand fremmer dens anvendelse i petrokjemisk utstyr, dyp-sea leteutstyr (for eksempel 10, 000- meter dyp-sea nedsenkningsanlegg) og andre scenarier.
2. Markedsstørrelsesprognosen Den innenlandske markedsstørrelsen forventes å overstige 60 milliarder yuan i 2025, og forventes å nå 50 milliarder yuan i 2027, og det globale markedet vil øke til 3,535 milliarder yuan innen 2029.
(Ii) Teknologiske gjennombrudd og akselerert lokalisering 1. High-end materialforskning og utvikling
10, 000- ton nikkelbasert legeringsprosjekt i Lanzhou New District vil fokusere på korrosjonsbestandige legeringer, rent nikkel og andre produkter for å fremme innenlandsk substitusjon.
Enkrystall nikkelbasert superalloy-teknologi utvikler seg raskt, og det globale salget forventes å nå USD 183 millioner i 2 0 30, med en sammensatt årlig vekstrate på 4,0%.
2. Avtagende importavhengighet
I 2020 avhenger det innenlandske forsyningsmessige gapet av import, og innen 2023 vil produksjonen øke til 42, 000 tonn, men avanserte produkter vil fortsatt stole på import; I fremtiden, gjennom teknologisk iterasjon, forventes lokaliseringsgraden å øke betydelig.
(Iii) Utdyping av regionale industrielle klynger
Øst-Kina: Med Shanghai og Jiangsu som kjernen er mer enn 60% av high-end bedrifter samlet, og markedsstørrelsen vil nå 21 milliarder yuan i 2023, og stole på fordelene med utstyret som produserer klyngen i Yangtze River Delta.
Sør-Kina: Den nye energibransjen i Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area driver bruken av nikkelbaserte legeringer i energilagringsbatterier og offshore vindkraft, og markedsstørrelsen vil øke med 15% fra året før i 2023.
IV. Utfordringer og fremtidige trender med nikkelbaserte legeringer
1. råstoffsrisiko
Kina har begrenset nikkelressursreserver og må stole på import; Indonesias nikkelmalmpolitiske justeringer (for eksempel å bremse produksjonslisenser) kan påvirke det globale forsyningsmønsteret.
2. grønn produksjon og industriell oppgradering
Politikk for miljøvern fremmer ren energi-relatert etterspørsel (for eksempel hydrogenenergiutstyr og batterimaterialer), mens digital produksjonsteknologi bidrar til å forbedre produksjonseffektiviteten.
3. Pris- og konkurransemønster
Nikkelprisene forventes å komme tilbake i 2025, og overforsyning på forsyningssiden vil bli lindret; Foretak vil svare på internasjonal konkurranse gjennom teknologisk innovasjon og forbedring av kvaliteten.
V. Sammendrag
Kinas nikkelbaserte legeringsindustri vil fortsette å vokse drevet av gjennombrudd i lokalisering, utvidelse av etterspørselen på nye felt og regional koordinert utvikling, men den må overvinne råstoffavhengighet og teknologiske barrierer for å oppnå transformasjon og oppgradering fra "skalautvidelse" til "avansert og grønn".
