Utsikterna för utveckling av nickelbaserade legeringar i Kina
Högtemperaturlegeringar hänvisar i allmänhet till legeringsmaterial som arbetar under vissa stressförhållanden över 600 grader. Den har inte bara god hög temperaturoxidationsmotstånd och korrosionsbeständighet, utan har också hög hög temperaturstyrka, krypstyrka och hållbarhet samt god trötthetsresistens. Det är ett viktigt varmt slutkomponentmaterial för moderna luftfartsmotorer, rymdskepp och raketmotorer, samt fartyg och industriella gasturbiner (som turbinblad, styrskovlar, turbinskivor, förbränningskamrar och höljen, etc.) och är också ett viktigt högtemperaturstruktur som krävs för kärnreaktorer, kemiska utrustning, kol, etc.
1. Introduktion till nickelbaserade legeringar
Nickelbaserade legeringar är vidare uppdelade i nickelbaserade korrosionsbeständiga legeringar, nickelbaserade slitbeständiga legeringar, nickelbaserade precisionslegeringar, nickelbaserade formminneslegeringar och nickelbaserade värmesistenta legeringar enligt deras huvudegenskaper.
1. Nickelbaserade korrosionsbeständiga legeringar
De viktigaste legeringselementen är koppar, krom och molybden. Den har goda omfattande egenskaper och kan motstå olika syrakorrosion och stresskorrosion. Den tidigaste applikationen (producerad i USA 1905) är nickel-koppar (Ni-Cu) legering, även känd som Monel-legering. Dessutom finns det nickelkromiumlegering (NI-CR) -legering (det vill säga nickelbaserad värmebeständig legering, värmebeständig korrosionslegering i korrosionsbeständig legering), nickel-molybden (Ni-MO) -legering. Ren nickel är också en typisk representant för nickelbaserad korrosionsbeständig legering. Dessa nickelbaserade korrosionsbeständiga legeringar används huvudsakligen för att tillverka olika korrosionsbeständiga miljödelar såsom petroleum, kemisk industri och el. Nickelbaserade korrosionsbeständiga legeringar har mestadels austenitisk struktur. I tillståndet av fast lösning och åldrande behandling finns det intermetalliska faser och metallkarbonitrider på austenitmatrisen och korngränserna för legeringen. Olika korrosionsbeständiga legeringar klassificeras genom sammansättning och deras egenskaper är följande: Ni-Cu-legering har bättre korrosionsbeständighet än nickel i att minska mediet. NI-CR-legering, det vill säga nickelbaserad värmebeständig legering, används huvudsakligen under oxidation av medelstora förhållanden. Ni-MO-legering används huvudsakligen under reducerande medelkorrosionsförhållanden. Ni-cr-mo (W) -legering har egenskaperna hos ovannämnda Ni-Cr-legering och Ni-Mo-legering. Ni-Cr-Mo-Cu-legering har förmågan att motstå både salpetersyra och svavelsyrakorrosion och har också god korrosionsbeständighet i vissa oxiderande reducerande blandade syror.
2. Nickelbaserad slitbeständig legering
De huvudsakliga legeringselementen är krom, molybden, volfram och innehåller också en liten mängd niob, tantal och indium. Förutom att bära motstånd har den också god oxidationsmotstånd, korrosionsbeständighet och svetsegenskaper. Det kan användas för att tillverka slitbeständiga delar och kan också användas som beläggningsmaterial, som kan beläggas på ytan på andra basmaterial genom ytor och sprutprocesser.
Nickelbaserade legeringspulver inkluderar självflödeslegeringspulver och icke-själv-flödeslegeringspulver. Icke-själv-flödande nickelbaserat pulver hänvisar till nickelbaserade legeringspulver som inte innehåller B, Si eller har ett lågt innehåll av B och Si. Att lägga till en lämplig mängd B och Si till nickellegeringspulver bildar ett nickelbaserat självflödeslegeringspulver.
3. Nickelbaserade precisionslegeringar
Inklusive nickelbaserade mjuka magnetiska legeringar, nickelbaserade precisionsmotståndslegeringar och nickelbaserade elektriska värmelegeringar. Den mest använda mjuka magnetiska legeringen är Permalloy som innehåller cirka 80% nickel. Det har hög maximal permeabilitet och initial permeabilitet, låg tvång och är ett viktigt järnkärna i elektronikindustrin.
De huvudsakliga legeringselementen i nickelbaserade precisionsmotståndslegeringar är krom, aluminium och koppar. Denna legering har hög resistivitet, låg resistivitetstemperaturkoefficient och god korrosionsmotstånd och används för att göra motstånd.
Nickelbaserad elektrotermisk legering är en nickellegering som innehåller 20% krom. Den har god oxidationsmotstånd och korrosionsbeständighet och kan användas under lång tid vid 1000-1100 examen.
4. Nickelbaserad minneslegering
Nickellegering som innehåller 50 (vid)% titan. Dess återhämtningstemperatur är 70 grader och har en bra formminneseffekt. En liten förändring i förhållandet nickel och titan kan ändra återhämtningstemperaturen inom området 30-100. Det används mest för att tillverka automatiskt öppna strukturella delar som används på rymdskepp, självexcitationsfästelement som används inom flygindustrin och konstgjorda hjärtmotorer som används i biomedicin.
5. Nickelbaserade värmebeständiga legeringar
1) Representativa material för utländska nickelbaserade legeringar är:
(1) Incoloy -legering, såsom incoloy800, huvudkomponenterna är; 32ni -21 cr-ti, al; tillhör värmebeständiga legeringar;
(2) Inconel -legering, såsom Inconel600, huvudkomponenterna är; 73ni -15 cr-ti, al; tillhör värmebeständiga legeringar;
(3) Hastelloy -legering, såsom Hastelloy C -276, huvudkomponenterna är; 56ni -16 cr -16 Mo -4 W; tillhör korrosionsbeständiga legeringar;
(4) Monel -legering, såsom Monel 400, huvudkomponenterna är; 65ni -34 cu; tillhör korrosionsbeständiga legeringar;
2) Inhemska deformerbara högtemperaturlegeringar med nickel som huvudmatriskomponent
Indikeras av den kinesiska pinyin -bokstaven "GH" plus ett serienummer, såsom GH36, GH49, GH141, etc. Det kan bearbetas till material genom konventionella förkylning och heta deformationsmetoder som smide, rullning och extrudering.
Enligt förstärkningsmetoden kan den delas upp i tre kategorier: fast lösning förstärkt nickelbaserad deformerad hög temperaturlegering, svag åldrande förstärkt nickelbaserad deformerad hög temperaturlegering och stark åldrande förstärkte nickelbaserad deformerad hög temperaturlegering.
Tillämpning: Nickelbaserad deformerad högtemperaturlegering används allmänt för att tillverka heta slutdelar av luftfartsstrålmotorer och olika industriella gasturbiner, såsom arbetsblad, styrblad, turbinskivor och förbränningskamrar.
3) Inhemska gjutna högtemperaturlegeringar med nickel som huvudkomponent
Indikerad av "K" plus serienummer, såsom K1, K2, etc. Med ökningen av driftstemperatur och styrka måste den legeringsgraden av högtemperaturlegeringar bli högre och högre och heta bearbetning och bildning blir svårare och gjutningstekniken måste användas för produktion. Dessutom kan det inre komplexa hålrummet i det ihåliga bladet med kylteknologi endast produceras genom precision av gjutningsteknik. På detta sätt omvandlas den nickelbaserade deformerade högtemperaturlegeringen till en nickelbaserad gjutet högtemperaturlegering.
Nickelbaserade gjutna högtemperaturlegeringar använder fasen som matris och tillsätt aluminium, titan, niob, tantal, etc. för att bilda "fas för förstärkning. Mängden "-fas är stor och vissa legeringar är så höga som 60%; Att lägga till kobolt kan öka upplösningstemperaturen i "fasen och öka användens användningstemperatur; Molybden, volfram och krom har effekten av att stärka fast lösning och krom, molybden och tantal kan också bilda en serie karbider som stärker korngränsen; Aluminium och krom bidrar till oxidationsresistens, men krom minskar lösligheten och hög temperaturstyrkan i "-fasen, så krominnehållet bör vara lägre; Hafnium: förbättrar legeringens medeltemperaturplastisitet och styrka; För att stärka korngränsen, tillsätt lämpliga mängder bor, zirkonium och andra element.
Nickelbaserade gjutna högtemperaturlegeringar används för de mest kritiska högtemperaturkomponenterna i gasturbiner för flygplan, fartyg, industri och fordon, såsom turbinblad, styrblad och integrerade turbiner.
Ii. Applikationsfält av nickelbaserade legeringar
1. Matfält
Saltframställning, sojasåsbryggning, etc. I ovanstående fält är vanligt rostfritt stål 304 inte kompetent. Inom dessa specialfält är speciellt rostfritt stål nödvändigt och kan inte bytas ut. Under de senaste åren, med den snabba utvecklingen av ekonomin och den kontinuerliga förbättringen av nivån på industrifältet, kräver fler och fler projekt rostfritt stål med högre klass. Med tillväxten av efterfrågan på nickelbaserade legeringar i olika branscher. 2011 nådde marknadsstorleken för nickelbaserade legeringar i mitt land 23,07 miljarder yuan, en tillväxttakt från år till år på 19,47%. Därför är branschens utvecklingsnivå i en stadig uppåtgående trend.
2. Miljöskyddsfält
Lökgasavvakningsutrustning för kraftproduktion, avloppsrening etc.
3. Energifält
Atomisk kraftproduktion, omfattande användning av kol, tidvattenkraft, etc.
4. Petrokemiskt fält
Oljeförädling, kemisk och kemisk utrustning etc.
5. Marinhavsområden
Marina strukturer i miljön, avsaltning av havsvatten, vattenvattenens vattenbruk, värmeutbyte av havsvatten, etc.
Iii. Framtidsutsikter för utvecklingen av nickelbaserade legeringar i Kina
(I) Marknadens efterfrågan fortsätter att utvidga 1. Tillväxten i kärnansökningsområden Aerospace : Tillämpningen av nickelbaserade legeringar i viktiga delar som högtemperaturkomponenter och turbinblader av flygmotorer står för 25%, och efterfrågan på stora projekt som inhemska stora flygplan och fjärde generationens kärnkraft är accelererande.
Ny energi och avancerad utrustning: Nya energibatteriets batterimaterial, offshore vindkraftslagringsutrustning, ultra-superkritisk kraftproduktionsteknologi och andra fält har blivit nya tillväxtpunkter, och marknadsstorleken har överskridit 50 miljarder yuan 2023.
Chemical and Marine Engineering: Corrosion Resistance främjar sin tillämpning i petrokemisk utrustning, djuphavsutforskningsutrustning (såsom 10, 000- meter djuphavs undervattens) och andra scenarier.
2. Marknadsstorleksprognos Den inhemska marknadsstorleken förväntas överstiga 60 miljarder yuan 2025 och förväntas nå 50 miljarder yuan 2027, och den globala marknaden kommer att öka till 3,535 miljarder yuan år 2029.
(Ii) Teknologiska genombrott och påskyndad lokalisering 1. Avancerad materialforskning och utveckling
Det 10, 000- ton nickelbaserade legeringsprojektet i Lanzhou New District kommer att fokusera på högtemperaturkorrosionsbeständiga legeringar, ren nickel och andra produkter för att främja inhemsk substitution.
Enkristall nickelbaserad Superalloy-teknik utvecklas snabbt, och den globala försäljningen förväntas nå 183 miljoner dollar i 2 0 30, med en sammansatt årlig tillväxttakt på 4,0%.
2. Minskande importberoende
År 2020 beror det inhemska utbudsmässiga gapet på import, och 2023 kommer produktionen att öka till 42, 000 ton, men avancerade produkter kommer fortfarande att förlita sig på import; I framtiden, genom teknisk iteration, förväntas lokaliseringsgraden öka avsevärt.
(Iii) Fördjupning av regionala industrikluster
ÖST Kina: Med Shanghai och Jiangsu som kärnan samlas mer än 60% av avancerade företag, och marknadsstorleken kommer att nå 21 miljarder yuan 2023, vilket förlitar sig på fördelarna med utrustningstillverkningsklustret i Yangtze River Delta.
Södra Kina: Den nya energiindustrin i Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area driver tillämpningen av nickelbaserade legeringar i energilagringsbatterier och vindkraft till havs, och marknadsstorleken kommer att öka med 15% från år till år 2023.
Iv. Utmaningar och framtida trender för nickelbaserade legeringar
1. Råmaterialrisker
Kina har begränsade nickelresursreserver och måste förlita sig på import; Indonesiens nickelmalmspolitiska justeringar (som att bromsa produktionslicenser) kan påverka det globala leveransmönstret.
2. Grön tillverkning och industriell uppgradering
Miljöskyddspolicyer främjar ren energirelaterad efterfrågan (som vätenergiutrustning och batterimaterial), medan digital tillverkningsteknologi hjälper till att förbättra produktionseffektiviteten.
3. Pris och konkurrensmönster
Nickelpriserna förväntas återhämta sig 2025 och överutbudet på försörjningssidan kommer att lindras; Företag kommer att svara på internationell konkurrens genom teknisk innovation och kvalitetsförbättring.
V. Sammanfattning
Kinas nickelbaserade legeringsindustri kommer att fortsätta växa drivet av genombrott i lokalisering, utvidgning av efterfrågan inom tillväxtområden och regional samordnad utveckling, men den måste övervinna råvaruberoende och tekniska hinder för att uppnå omvandling och uppgradering från "skalutvidgning" till "avancerad och grön".
