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【金屬間化合物高溫材料】金屬間化合物高溫材料是近期研究開發(fā)的一類有重要應(yīng)用前景的、輕比重高溫材料。十幾年來，對金屬間化合物的基礎(chǔ)性研究、合金設(shè)計、工藝流程的開發(fā)以及應(yīng)用研究已經(jīng)成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制備加工技術(shù)、韌化和強(qiáng)化、力學(xué)性能以及應(yīng)用研究方面取得了令人矚目的成就。


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雖然紅土鎳礦處理工藝主要分為濕法冶煉工藝和火法冶煉工藝，但世界范圍內(nèi)比較成熟的利用紅土鎳礦冶煉鎳鐵合金的工藝方法仍舊以火法冶煉為主。 火法冶煉鎳鐵是在高溫條件下，以C（或Si）作還原劑，對氧化鎳礦中的NiO及其他氧化物（如FeO）進(jìn)行還原而得。同時采用選擇性還原工藝，合理使用還原劑，按還原順序NiO、FeO、Cr2o3、SiO2進(jìn)行還原反應(yīng)。 因不同產(chǎn)地的鎳礦成分不同，NiO及各種氧化物之間組成的化合物也有所不同，因而，在鎳鐵冶煉過程中，其實際反應(yīng)較復(fù)雜。反應(yīng)生成的Ni和Fe能在不同比例下互溶，生成鎳鐵。


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以鎳為基加入其他元素組成的合金。1905年前后制出的含銅約30%的蒙乃爾(Monel)合金，是較早的鎳合金。鎳具有良好的力學(xué)、物理和化學(xué)性能，添加適宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蝕性、高溫強(qiáng)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（磁性合金、精密電阻合金、電熱合金等）、鎳基高溫合金以及鎳基耐蝕合金和形狀記憶合金等。在能源開發(fā)、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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鎳在不銹鋼中的主要作用在于它改變了鋼的晶體結(jié)構(gòu)。在不銹鋼中增加鎳的一個主要原因就是形成奧氏體晶體結(jié)構(gòu)，從而改善諸如可塑性、可焊接性和韌性等不銹鋼的屬性，所以鎳被稱為奧氏體形成元素。


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鎳基形狀記憶合金。含鈦50（at)%的鎳合金。其回復(fù)溫度是70℃，形狀記憶效果好。少量改變鎳鈦成分比例，可使回復(fù)溫度在30～100℃范圍內(nèi)變化。多用于制造航天器上使用的自動張開結(jié)構(gòu)件、宇航工業(yè)用的自激勵緊固件、生物醫(yī)學(xué)上使用的人造心臟馬達(dá)等。


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鎳基耐蝕合金多具有奧氏體組織。在固溶和時效處理狀態(tài)下，合金的奧氏體基體和晶界上還有金屬間相和金屬的碳氮化物存在，各種耐蝕合金按成分分類及其特性


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NiO、FeO還原反應(yīng)開始溫度較低，而且，NiO的開始反應(yīng)溫度比FeO約低200℃；因而，火法冶煉鎳鐵過程中，盡管所采用的鎳礦NiO含量較低，但NiO 90%以上被還原，而且，在Ni/Fe很低的情況下，可通過不同的工藝操作，使產(chǎn)品含Ni量提高到較高水平，與鐵合金其他產(chǎn)品（如高碳鉻鐵、錳硅合金等）相比，電爐粗鎳冶煉難度相對較低。


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鎳在鑄鐵中有輕微的石墨化作用，可穩(wěn)定珠光體和減少鐵素體含量。因此鑄鐵中的鎳有助于取得均勻而一體的結(jié)構(gòu)和良好的性能。添加少量的鎳（Ni0.1%-1.0%）會導(dǎo)致形成微細(xì)的珠光體，當(dāng)含鎳量較高時，會形成馬氏體和奧氏體。微細(xì)而穩(wěn)定的珠光體可使鑄鐵具有良好的加工性能和硬度。因此，加鎳鑄鐵件可用來制造汽車制造業(yè)中的鑄件。


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主要合金元素是鉻、鉬、鎢，還含有少量的鈮、鉭和銦。除具有耐磨性能外，其抗氧化、耐腐蝕、焊接性能也好。可制造耐磨零部件，也可作為包覆材料，通過堆焊和噴涂工藝將其包覆在其他基體材料表面。