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鎳加工產品可分為壓延加工產品和鎳化合物產品兩類。鎳壓延加工產品主要有純鎳及鎳合金、合金管棒材、異型材、線棒材和鎳合金板帶材等。鎳化合物主要包括硫酸鎳、氧化亞鎳、氯化鎳、氫氧化鎳、電池材料鎳鈷錳三元復合氫氧化物電解鎳粉、羰基鎳粉、霧化鎳粉等。
國內從事鎳基合金板帶研究及生產的機構主要是鋼鐵研究總院、寶鋼特鋼事業部、浦鋼公司、撫順特鋼廠和長城特鋼廠,且產品僅為單張板,尚未生產寬幅熱軋卷板。國內電力、油氣開采、石化及軍工領域所用鎳基合金板帶材、管材主要還是依賴進口。在鎳基耐蝕合金板帶材方面,國內尚無連續軋制生產設備。國內主要的鎳合金生產廠家近期也出臺規劃并開工建設了部分加工條件保障項目,但是在短期內對鎳基合金加工規模和大宗產品產能的大幅提升尚無法實現。
中國鎳基合金主要加工工藝技術的進展情況。
●熔鑄工藝。高溫合金的熔煉方法主要有單煉和雙煉工藝。其中單煉包括:AAM(電弧爐熔煉)、AIM(感應爐熔煉)、VIM(真空感應爐熔煉)、真空電弧熔煉(VAR)、電渣熔煉(ESM)、電子束熔煉(EBM)、電子束冷室爐床熔煉(EBCHR)、等離子電弧爐熔煉(PAF),等離子感應爐熔煉(PIF)等;雙煉包括真空電弧重熔(VAR),真空電弧雙電極重熔(VADER),雙真空熔煉(VIR),非自耗(NAV),等離子(PMV),電渣重熔(ESR),真空感應加電渣重熔(EVR),NER(非自耗),PAR(等離子重熔),EBM(電子束重熔),VEB或VIM+EBCFM(真空感應加電子束),NEB(非自耗電極加電子束)等。
●變形加工工藝。由于鎳基合金的變形抗力大,屬難變形金屬,一次變形量通常不宜超過50%,故多采用多軋程軋制。通過鍛造、軋制(包括熱、冷軋制)工藝實現變形,其目的包括破碎鑄造組織,優化微觀組織結構。對于熱塑性差的合金甚至可采用擠壓開坯后軋制或用軟鋼(或不銹鋼)包套直接擠壓工藝。
國內鎳合金線棒材常用的軋制工藝有橫列式軋制、復二重軋制、半連續軋制和全連續軋制,受其品種多、批量小的影響,國內全連續軋制一般采用較少,絕大部分采用橫列式軋制技術和復二重軋制技術,近年來半連續軋制技術得到廣泛應用。而對于板材,雖然無連續軋制生產設備的歷史已被終結,但產品****寬度僅達1250毫米,****卷重16噸。
鎳基合金板帶的熱軋態和室溫態機械強度高于通常的不銹鋼,加工硬化曲線變化大,難變形,需多軋程生產,且產品種類多、批量小,全套生產工藝要求調整靈活,因此在制造裝配方面急需專門研究。人們對于六輥粗軋機的選型、配置及優化,生產線自動控制,生產線主要工藝參數和工藝裝備等有探討。
●電鑄工藝技術。電鑄是電沉積技術的三大應用領域之一,也是電沉積技術的其他兩個應用領域——電鍍和電冶金的綜合,是一種利用金屬離子陰極電沉積原理制取產品的工藝技術。電鑄材料主要有鎳及其合金等。電鑄鎳及鎳基合金技術在制造具有復雜型面、微細形貌、薄壁零件等方面具有獨特的優越性,再加上材料、工藝、設備的技術改進,這門傳統的工藝技術將在電子、微機械、航空航天、生物、醫療等領域發揮更大的作用。電鑄工藝技術的研究向3個方面深入發展:一是研究新型材料和工藝設備;二是探索復制特種零件的工藝方法;三是研究微細電鑄進行加工。
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