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2021-05-19镍的冶炼工艺
 　　镍矿石主要分硫化铜镍矿和氧化镍矿，两者的选矿和冶炼工艺完全不同：根据硫化铜镍矿矿石级别选用不同选石方法，再进行冶炼；氧化镍矿的冶炼富集方法，可分为火法和湿法两大类。具体选矿加工内容下面将详细介绍。
 　　硫化铜镍
 　　选石方法
 　　硫化铜镍矿石的选矿方法，最主要的是浮选，而磁选和重选通常为辅助选矿方法。浮选硫化铜镍矿石时，常采用浮选硫化铜矿物的捕收剂和起泡剂。确定浮选流程的一个基本原则是，宁可使铜进入镍精矿，而尽可能避免镍进入铜精矿。因为铜精矿中的镍在冶炼过程中损失大，而镍精矿中的铜可以得到较完全的回收。铜镍矿石浮选具有下列四种基本流程。
 　　1）直接用优先浮选或部分优先浮选流程：当矿石中含铜比含镍高得多时，可采用这种流程，把铜选成单独精矿。该流程的优点是，可直接获得含镍较低的铜精矿。
 　　2）混合浮选流程：用于选别含铜低于镍的矿石，所得铜镍混合精矿直接冶炼成高冰镍。
 　　3）混合—优选浮选流程：从矿石中混合浮选铜镍，再从混合精矿中分选出含低镍的铜精矿和含铜的镍精矿。该镍精矿经冶炼后，获得高冰镍，对高冰镍再进行浮选分离。
 　　4）混合—优先浮选并从混合浮选尾矿中再回收部分镍：当矿石中各种镍矿物的可浮性有很大差异时，铜镍混合浮选后，再从其尾矿中进一步回收可浮性差的含镍矿物。
 　　硫化镍矿冶炼
 　　工艺流程选择根据原料类型、成分和对产品的要求而定。硫化矿大部分采用造锍熔炼，即将各种硫化镍矿采用不同的火法冶金工艺炼成低镍锍，再将低镍锍用转炉吹炼成高镍锍，即硫化镍和硫化铜的合金。高镍锍再经镍精炼厂的不同精炼方法生产出不同的镍产品。
 　　火法冶炼
 　　硫化镍矿也可采用湿法冶炼，但只有个别工厂采用。
 　　氧化镍矿
 　　氧化镍矿多采用破碎、筛分等工序预先除去风化程度弱、含镍低的大块基岩。由于氧化镍矿中的镍常以类质同象分散在脉石矿物中，且粒度很细，因此不能用机械选矿方法予以富集，只能直接冶炼。
 　　氧化镍矿冶炼简介
 　　氧化镍矿的冶炼富集方法，可分为火法和湿法两大类。前者又可分为造硫熔炼、镍铁法和粒铁法；后者又有还原焙烧-常压氨浸法、高压酸浸法等。
 　　氧化镍矿在我国不居重要地位，只有云南墨江金厂、元江安定地区有一定的储量。经设计，该矿采用造硫熔炼(还原焙烧)较氨浸法好。但总的来看，该矿矿石品位低，镁高(MgO 15%～30%)难熔，燃料耗量大，运输有困难，当前难以提上建设日程。
 　　由于地球上硫化镍矿资源量较少，因此氧化镍矿(红土镍矿)提取镍金属逐步成为世界提取镍金属的主流。红土镍矿的主要提取工艺主要有两种：湿法冶炼和火法冶炼。
 　　湿法冶炼
 　　湿法冶炼的冶炼工艺又可分为氨浸工艺、高压酸浸工艺、还原焙烧-酸浸工艺和硫酸化焙烧-水浸工艺。其中氨浸工艺只适合处理表层的红土矿，不适合处理含铜和含钴高的氧化镍矿。高压酸浸工艺适合于处理低镁(铝)高铁类型的红土镍矿-褐铁矿型(70%的红土矿都属于褐铁矿型)。
 　　湿法冶炼优点：能耗低，污染少，质优，工艺发展历史悠久，起源于20世纪70年代，无论是常压还是加压酸浸，目前技术都比较成熟，国内外均有多条成熟的生产线，随着近年来环保力度的加大和一些原镍出口国出口限制，我国逐渐减少了直接冶炼红土镍矿，转而冶炼经过初加工的镍中间产品来生产镍铁和电解镍，由此促进了镍湿法冶炼中间产品的进口。湿法冶炼的发展优势更加明显。它的不足则是工艺投资大，周期长，工艺复杂，成本较高而售价较高，市场竞争能力弱，但这种状态一时尚难以改变。
 　　火法冶炼
 　　火法冶炼的冶炼工艺可分为还原熔炼镍铁工艺和还原硫化熔炼镍锍工艺两种。火法冶炼适合处理硅镁镍类型矿(即矿床下部硅、镁的含量比较高、铁含量较低、钴含量也较低的矿石)。其中用的最多的是还原熔炼镍铁工艺。
 　　火法冶炼根据还原熔炼设备又可分为电熔炉熔炼和鼓风炉熔炼两种，较大生产规模的工厂大都采用电炉熔炼，小厂则采用鼓风炉熔炼。电炉熔炼适合处理各种类型的氧化镍矿，依据原料的供应情况、矿石的贮量等决定，生产规模可大可小，对入炉炉料的粒度也没有严格的要求，粉料以及较大块料都可直接处理，但缺点是耗能太大。鼓风炉熔炼生产镍铁的有点是投资小，能耗较低，适合规模小、电力供应困难以及含镍较低的红土矿去，其缺点是对矿石适应性差，对镁含量有较严格的要求，另外不能处理粉矿，对入炉炉料也有严格的要求。
 　　总体来看，火法工艺火法工艺能耗高，金属综合回收效果差，成本与湿法冶炼成本相当，属于传统的处理方法。
 　　通过对湿法冶炼和火法冶炼的优点和不足分析可知，由于湿法工艺耗能少，污染少，质量优，两种工艺目前成本相当，湿法工艺的优越性和发展趋势逐渐凸显，那么湿法冶炼自然更受重视，对其技术的投入一定大于火法冶炼，随着湿法冶炼技术、设备的进步和规模的扩大，逐渐湿法工艺的成本将逐渐低于火法工艺。两种方法比较技术和经济上都占有优势，因此在未来几年新建的红土镍矿项目中，湿法冶炼比例会大于火法冶炼，湿法冶炼发展前景较为乐观。
 　　即便湿法冶炼有着很多优势，但目前来看，其冶炼技术也存在很多问题，如一次性设备投入，只适合处理含镁低的褐铁型矿石，且对矿石品位有要求，同液废料多，污染环境等等。这些难题一直限制着该工艺的发展，人们在完善加压酸浸技术的同时也在不断地开发新的红土镍矿湿法流程，如常压浸出，生物浸出等技术，近年来，这些新的流程备受关注，与加压酸浸工艺相比，他们具有以下优点：
 　　1、常压浸出、生物浸出技术能处理含镁比较高的红土镍矿，都适合处理低品位的矿石。
 　　2、常压浸出、生物浸出可以在常温常压的条件下进行，对设备要求低、工艺简单、操作方便，因而投资少，生产成本低。
 　　3、加压酸浸法固液废料多，污染环境。而新的流程如生物浸出不会产生SO2气体，产生的固液废弃物也能为环境所接受，十分环保。
 　　但是这些新流程还不成熟，还存在一些技术难题，如常压浸出中浸出液分离困难，生物浸出也存在有机酸不能循环的问题，且从目前的报道可知，常压和生物浸出技术处理红土镍矿时镍、钴的浸出率一般都低于加压酸浸。虽然存在的难题多，但相信通过技术不断的改进，终将会被解决，常压浸出和生物浸出一定会有很好的发展前景。
　　镍的制法
　　电解法：将富集的硫化物矿焙烧成氧化物，用炭还原成粗镍，再经电解得纯金属镍。
  　羰基化法：将镍的硫化物矿与一氧化碳作用生成四羰基镍，加热后分解，又得纯度很高的金属镍。
　　氢气还原法：用氢气还原氧化镍，可得金属镍。

2017-03-06核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备，动力工厂中的无缝输水管、蒸汽管，海水交换器和蒸发器，硫酸和盐酸环境，原油蒸馏，在海水使用设备的泵轴和螺旋桨，核工业用于制造铀提炼和同位素分离的设备，制造生产盐酸设备使用的泵和阀
蒙乃尔合金K500（K500、NCu30-2-1、 UNS N05500）合金除具有高强度、耐腐蚀、无磁性等优异的机械性能外，还具有蒙乃尔合金400同样的耐蚀性。能作为泵轴材料，适用于较恶劣的高硫、高蜡油层的地质开采条件下工作。由于该合金没有塑-脆转变温度，所以非常适用于各种低温设备。此合金主要用于泵轴和阀杆、输送器刮刀、油井钻环、弹性部件、阀垫等。适用于石油、化工造船、制药、电子部门。
蒙乃尔合金400(UNS N04400或MCu-28-1.5-1.8 或Ni68Cu28Fe) 是一种在海水、化学溶剂、氨硫氯、氯化氢、各种酸性介质如硫酸、氢氟酸、盐酸、磷酸、有机酸，碱性介质、盐和熔融盐中具有良好耐腐蚀性能的镍基合金材料。
蒙乃尔400合金同时具有良好的机械性能，从低温到高温广泛的使用温度，具有良好的焊接性能和中、高强度。

蒙乃尔400主要应用于化学和石油化工以及海洋开发等领域。可用来制造各种换热设备、锅炉给水加热器、石油和化工管线、容器、塔、槽、阀门、泵、反应釜、轴等。
执行标准：ASTM B 164 (棒、线), ASTM B 564 (锻件)，ASTM B 127（板、带）, ASTM B 165 (无缝管).
蒙乃尔合金的机械性能
蒙乃尔合金没有塑-脆转变温度，所以非常适用于制造各种低温设备，焊接可提高合金的强度，但降低合金的塑性。因此，为了保持高塑性，K500蒙乃尔合金焊后需进行热处理。

2016-06-25      Inconel625（UNS N06625/W.Nr.2.4856）镍铬合金由于其高强度、优异的可加工（包括焊接）性以及出色的抗蚀性能而得到广泛应用。使用温度范围从低温温度到1800°F(982°C)。Inconel625合金的强度是由钼和铌在镍铬矩阵中的硬化效应产生的，因此该合金不需要沉淀硬化处理。这种元素之间的联合也是造成材料在很多强腐蚀环境超级耐蚀和在高温环境抗氧化和抗渗碳的原因。

2016-12-16中文名称：铸造高温合金 英文名称：cast superalloy 定义：在铸造组织状态下具有良好性能并可直接铸成零件的高温合金。具有比同成分的变形合金高的抗蠕变性能。 应用学科：航空科技（一级学科）；航空材料（二级学科） 铸造高温合金(cast superalloy) 　　以铸造方法直接制备零部件的高温合金材料。根据合金基体成分，可以分为铁基铸造高温合金、镍基铸造高温合金和钻基铸造高温合金3种类型。按结晶方式，又可以分为多晶铸造高温合金、定向凝固铸造高温合金、定向共晶铸造高温合金和单晶铸造高温合金等4种类型。铸造高温合金的大部分属于多晶铸造高温合金。

2017-05-24高温合金晶界强化(grain  boundary   strengthening  of  superalloy)
添加微量元素改善晶界状态达到高温合金强化的目的。晶界的晶体结构不规则，原子排列混乱，晶格歪扭，又存在各种晶体缺陷(如位错、空洞等)，因此晶界在高温变形时是一个薄弱环节。在高温蠕变时，晶界形变量占总形变量的50％，因此强化晶界就成为高温合金强化的一个重要部分。一些有害杂质元素的溶解度很小且往往偏析于晶界，生成低熔点共晶化合物。硫在γ—Fe中的溶解度只有0.015％。因此合金中所含的硫在铁中易形成熔点为988C的Fe+FeS低熔点共晶。硫在镍中会形成熔点只有644℃的Ni+Ni3S2共晶。这些低熔点共晶在晶界的形成会大大恶化合金的热加工性能和高温热强性。通常高温合金中的硫含量控制在0.015％以下，优质高温合金控制在0．005％～0.007％以下。美国宇航材料标准AMS2280规定镍基高温合金必须满足杂质控制标准，要求铋、铊、碲、铅、硒5个元素含量分别在(0.5～5)×10-6以下，同时对锑、砷、镉、镓、锗、金、铟、汞、钾、钠、钍、银、锡、铀、锌等15个微量杂质元素的含量分别控制在50×10-6以下，其总和还不允许超过4O0×10-6为了消除有害杂质和气体的不利作用，进一步净化和强化晶界，可以加入一些微量元素，诸如硼、锆、铪、镁、钙、钡、镧和铈等。硼在晶界偏聚，形成M3B2硼化物(见高温合金材料的间隙相)进行强化。硼能抑制晶界片层状、胞状析出相以及改善碳化物密集不均匀分布的状态，因而对热强性有利。铁、镍基高温合金中硼含量总在0.05％以下，通常控制在0.01％～0.02％左右。铸造高温合金中硼含量略高，一般可达0.02％～0.03％左右。锆和硼有类似作用，但其效果不如硼大。镁是晶界偏聚元素，使晶界碳化物呈颗粒状分布，因而阻止沿晶裂纹的快速扩展，有利于热强性。镁使高温合金的蠕变第二阶段延长，第三阶段扩展，因而获得高的塑性和长的断裂寿命。由于镁使持久断裂塑性提高，可以大大改善持久缺口敏感性。镁还有去除杂质元素的洁净作用。镁、钙、钡、镧和铈等元素由于化学性活泼，与氧有很大的亲和力，可以在冶炼过程中起良好的脱氧去气作用，又能和一些低熔点杂质生成密度较小的难熔化合物，消除有害杂质在晶界的不利作用。这些微量元素的加入量都有一个******量，过量加入反而会使热强性下降。

2018-05-02gh4169材料的技术标准:gjb 2612-1996《焊接用高温合金冷拉丝材规范hb 6702-1993《wz8系列用gh4169合金棒材》q/6s 1034-1992《高温紧固件用gh4169合金棒材》q/3b548-1996《gh4169合金锻件》q/3b 548-1996《gh4169合金锻件》q/3b 4048-1993 《yzgh4169合金棒材》q/34050-1993 《gh4169合金板材》q/3b 4051-199《gh4169合金丝材》gb/t14992-2005《高温合金》

2018-09-06我们之前推出的特钢报告对整个特钢行业做出了全面的梳理,本篇报告则重点关注高温合金的发展现状和未来,以及下游航空航天核电和军工领域大发展对高温合金带来巨大的需求空间,我国相关的高温合金企业面临巨大的进口替代空间和行业发展空间,对相关标的维持推荐。
我国钢铁产业已经进入成熟阶段,普通大类特钢整体产量也进入峰值区间。2015上半年,中国特钢协会成员单位粗钢产量为6222万吨,同比减少2.91%。其中,普通钢同比减少4.14%,优质钢同比减少1.16%,特殊钢同比减少3.69%。特钢行业当前处于较为低效的运行状态,低端产品相对过剩,而高端产品相对不足。未来特钢行业的重点发展方向仍然是高端非标定制化产品。

高温合金作为工业皇冠上的明珠材料,是特钢领域中最为高端的产品之一。

高温合金材料最初主要应用于航空航天领域,由于其良好的耐高温,耐腐蚀等性能,逐渐被应用到电力,船舰,汽车,冶金,玻璃制造,原子能等工业领域,从而大大的拓展了应用领域。随着高温合金的发展,新型高温合金材料的出现,高温合金的市场需求处于逐步扩大和增长的趋势。从全球范围而言,高温合金年消费量达到28万吨,市场空间超过100亿美元。主要应用在航空航天领域(55%),其次是能源电力领域(20%),再次是机械汽车领域(10%)。而这一需求量随着未来全球高端工业发展将会继续提升。

我国高温合金经过之前的快速发展,当前已经初具万吨左右的规模,未来随着我国国防军工航空航天等领域高端需求快速增长,高温合金面临着巨大的需求增长空间和进口替代空间。近今年来,我国大力推进的大飞机国产化和核电国产化等行业规划将会给高温合金带来巨大的需求空间。谨慎保守估计,未来20年我国每年高温合金的年平均需求量将会达到3.5万吨,需求总量将超过70万吨,其中航空发动机领域25万吨左右,燃气轮机领域12万吨左右,汽车领域21万吨左右,核电领域6万吨左右,市场空间有望继续提升。

2019-07-28在外磁场作用下容易磁化、去除外磁场后磁感应强度（磁感）又基本消失的磁性合金。磁滞回线面积小且窄,矫顽力（Hc）一般低于10 Oe（见精密合金）。19世纪末用低碳钢板制造电机和变压器铁芯。1900年磁性更高的硅钢片很快取代了低碳钢，用来制造电力工业的产品。1917年出现了Ni－Fe合金以适应当时电话系统的需要。后来又出现了具有不同磁特性的Fe－Co合金(1929)、Fe-Si-Al合金(1936)和Fe－Al合金(1950)以满足特殊用途。中国于1953年开始生产热轧硅钢片。50年代末开始研究Ni-Fe和Fe-Co等软磁合金，60年代陆续开始生产一些主要的软磁合金。70年代开始生产冷轧硅钢带。

软磁合金的主要磁特性 是：①矫顽力(Hc)和磁滞损耗(Wh)低；②电阻率(ρ)较高,涡流损耗(We)低;③起始磁导率(μ0)和大磁导率(μm)高;某些合金在低磁场范围内磁导率(B/H)保持恒定；④饱和磁感(Bs)高；⑤某些合金磁滞回线呈矩形,矩形比即剩磁大磁感(Br/Bm)高。这些磁性能同合金的结构状态和成分密切相关。合金中的碳、硫、氮和氧等杂质对磁性特别有害，因为它们使晶格畸变，难以磁化，碳和氮还会引起磁时效现象。软磁合金一般要求成品晶粒尺寸大，以便降低Hc和Wh值。一般铁磁性金属的磁性随晶轴方向不同而异,如铁的<100>方向易于磁化,<111>方向难于磁化。因此控制晶粒取向可以在材料的特定方向获得磁性能。铁的电阻率(ρ)低,添加某些合金元素可以提高ρ 值,加硅和铝的效果为明显。在铁中加入任何合金元素（除钴外）,都会使它的饱和磁感Bs降低。

2016-10-13高温合金的类别 760℃高温材料变形高温合金

变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。GH后第一位数字表示分类号即1、固溶强化型铁基合金 2、时效硬化型铁基合金 3、固溶强化型镍基合金 4、钴基合金 GH后，二，三，四位数字表示顺序号。

1、固溶强化型合金

使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金

使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

760℃800MPa级高温材料铸造高温合金

铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是：

1.具有更宽的成分范围由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使γ’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。

2.具有更广阔的应用领域由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。

根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：

第一类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。

第二类：在650～950℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用做航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。

第三类：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。

2019-12-28一般来说，特种合金的合金化程度高，因而在加热过程中表面容易造成合金元素贫化，从而和炉气化合形成脆化化合物，降低锻件表面的塑性和性能；有些合金还容易吸收有害气体造成表面污染层，因而需要采用保护气氛加热炉进行加热，或者在毛坯表面涂覆防护润滑剂。另外，特种合金的锻造温度范围窄，对加热和锻造温度敏感，所以需要在能够精确控制温度的加热炉内进行加热。在锻造过程中应避免剧烈变形，以免温升过高而影响锻件组织和性能。同时，还需要严格保证终端温度，并尽量减小模具对锻件的激冷作用。