鎳鉻合金的工程應(yīng)用

包奕江BAO Yi-jiang

（西北工業(yè)大學(xué)，西安710072）

1 介紹

鎳鉻合金是鎳、鉻和鐵（可能還有其他元素）的任何一種合金。鎳鉻酸鹽的化學(xué)式是NiCr。對(duì)于含鐵的樣品，化學(xué)式為NiFeCr[1]。

2 鎳鉻合金的歷史發(fā)展

1906年，鎳鉻合金，一種鎳和鉻的混合物被開發(fā)出來(lái)。它不氧化時(shí)，紅熱和大多數(shù)電加熱器使用鎳鉻合金線在火粘土支持。近年來(lái)，鎳鉻酸鹽在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它是現(xiàn)代工業(yè)中最重要的合金之一。

3 化學(xué)成分和制造方法

普通的鎳鉻合金的質(zhì)量是80%的鎳和20%的鉻，但還有許多其他的金屬組合用于各種用途。在鎳鉻合金的微觀結(jié)構(gòu)中，化學(xué)鍵主要由金屬鍵組成。不同成分的鎳鉻合金會(huì)有不同的微觀結(jié)構(gòu)。圖1 顯示了70%鎳和30%鉻的鎳鉻合金的微觀結(jié)構(gòu)。鎳鉻酸鹽是一種面心立方（FCC）固溶體。有奧氏體，珠光體，在加熱和冷卻過程中，貝氏體等組織在鎳鉻合金中的分布[2]。它具有抗氧化性（因?yàn)檠趸瘜痈街┖涂谷渥冃?。由于合金濃度高，它的電阻率很高。這些特性使鎳鉻酸鹽可用于電爐加熱元件。

制造鎳鉻合金的第一步是選擇可用的最純凈的原材料，以達(dá)到所需的化學(xué)成分。正確的化學(xué)成分對(duì)于使不同的合金具有一致和必要的性能是必要的。然后這些合金被熔化，熱軋，并使用最先進(jìn)的技術(shù)加工到最終尺寸。統(tǒng)計(jì)過程控制工具用于監(jiān)控每一步的所有過程，以確保最終產(chǎn)品的最佳質(zhì)量。在確定鎳鉻酸鈉的制作過程之前，先進(jìn)行詳細(xì)的練習(xí)，利用失效模式效應(yīng)分析（FEMA）和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）等概念進(jìn)行理論估計(jì)[3]。鎳鉻酸鹽的制造方法如圖2 所示。

圖1 70%鎳和30%鉻的鎳鉻合金的微觀結(jié)構(gòu)

圖2

4 鎳鉻合金作為材料的優(yōu)缺點(diǎn)

鎳鉻酸鹽的主要性能是高熱膨脹、高熔點(diǎn)、高耐腐蝕、高抗氧化。鎳鉻酸鹽最重要的優(yōu)點(diǎn)是抗氧化性?？寡趸芰梢詺w因于形成了一個(gè)高度粘附的保護(hù)層。當(dāng)在制造過程中被加熱時(shí)，它會(huì)形成一層薄薄的氧化鉻，這使它幾乎不被氧化。

鎳鉻酸鹽的缺點(diǎn)包括價(jià)格高和使用溫度相對(duì)較低（使用溫度指的是某一特定產(chǎn)品在應(yīng)用于基板時(shí)所能承受的最低和最高溫度[4]）與鐵鋁合金相比。

5 鎳鉻合金在日常生活中的應(yīng)用

鎳鉻合金是關(guān)鍵材料之一，在工業(yè)領(lǐng)域（關(guān)鍵材料供應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)約束，有環(huán)境的影響，經(jīng)濟(jì)成本，價(jià)格波動(dòng)，認(rèn)為經(jīng)濟(jì)重要和難以替代的結(jié)果它們獨(dú)特的屬性或經(jīng)濟(jì)原因[5）]是應(yīng)用廣泛的材料電飯煲加熱絲。有些假牙是由鎳鉻合金制成的。它還應(yīng)用于摩托車消聲器的制造。圖3、圖4、圖5、圖6 和圖7 分別顯示了鎳鉻酸鹽的五種應(yīng)用。

圖3 鎳鉻合金人工假牙

圖4 摩托車消音器

圖5 吹風(fēng)機(jī)加熱絲

圖6 白熾燈燈絲

圖7 面包機(jī)加熱電阻絲

6 總結(jié)

鎳鉻酸鹽是現(xiàn)代工業(yè)中一種重要而高效的材料。雖然它的價(jià)格不低，制作會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一些負(fù)面影響，但它也有很多優(yōu)點(diǎn)，是工程材料的重要組成部分。