以鎳為基加入其他合金元素組成的重有色金屬材料。為了進一步提高鎳的物理性能和化學性能,滿足科學技術和工業發展的要求,需在鎳中添加適量的合金元素。

屬于重有色金屬材料的鎳合金主要有電真空用鎳合金、熱電偶用鎳合金、蒙乃爾合金、鎳鈹合金和合成金剛石用鎳基觸媒合金等。

鎳合金的鑄錠或鑄件主要采用真空熔鑄法生產。鑄錠首先經熱軋、擠壓或鍛造開坯、經中間熱處理后再進行軋制或拉伸,最后加工成所需的成品。有些鎳基高溫合金直接使用鑄件或采用粉末冶金方法制成所需的零件使用。

鎳合金主要用于電子、化工、機械、醫療、能源開發和航海、航空及航天等部門。

添加的合金元素有兩大類:一類是能與鎳形成固溶體的固溶強化元素,如銅、鈷、鐵、鉻、鉬、鎢、錳等;另一類是與鎳形成中間化合物強化相的元素,如鋁、硅、鈹、鈦、鋯、鉿、釩、鈮和鉭等。此外,為了特定的目的和用途,有時還添加 一些微量元素,如稀土元素、硼、鎂、鈣、鍶和鋇等。鎳中添加固溶強化元素時,其強度、硬度、抗震性、耐蝕性、抗氧化性、高溫強度和某些物理性能,如磁性、熱電勢、電阻系數等都明顯提高,而膨脹系數、對銅的熱電勢和電阻溫度系數則大大降低。鎳中添加能形成強化相的合金元素時,材料的性能,特別是高溫力學性能、耐蝕性和某些物理性能,將會進一步提高。合金中添加微量元素或則為了消除有害雜質對合金性能的不良影響、或則為了使合金獲得一些特殊的物理性能、或則為了強化合金晶界,從而保證合金制品具有更好的使用效果和更長的使用壽命。

按用途分為:

1、鎳基高溫合金。主要合金元素有鉻、鎢、鉬、鈷、鋁、鈦、硼、鋯等。其中鉻起抗氧化和抗腐蝕作用,其他元素起強化作用。在650~1000℃高溫下有較高的強度和抗氧化、抗燃氣腐蝕能力,是高溫合金中應用最廣、高溫強度最高的一類合金。用于制造航空發動機葉片和火箭發動機、核反應堆、能源轉換設備上的高溫零部件。

2、鎳基耐蝕合金。主要合金元素是銅、鉻、鉬。具有良好的綜合性能,可耐各種酸腐蝕和應力腐蝕。最早應用的是鎳銅合金,又稱蒙乃爾合金;此外還有鎳鉻合金、鎳鉬合金、鎳鉻鉬合金等。用于制造各種耐腐蝕零部件。

3、鎳基耐磨合金。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。

4、鎳基精密合金。包括鎳基軟磁合金、鎳基精密電阻合金和鎳基電熱合金等。最常用的軟磁合金是含鎳80%左右的玻莫合金,其最大磁導率和起始磁導率高,矯頑力低,是電子工業中重要的鐵芯材料。鎳基精密電阻合金的主要合金元素是鉻、鋁、銅,這種合金具有較高的電阻率、較低的電阻率溫度系數和良好的耐蝕性,用于制作電阻器。鎳基電熱合金是含鉻20%的鎳合金,具有良好的抗氧化、抗腐蝕性能,可在1000~1100℃溫度下長期使用。

5、鎳基形狀記憶合金。含鈦50(at)%的鎳合金。其回復溫度是70℃,形狀記憶效果好。少量改變鎳鈦成分比例,可使回復溫度在30~100℃范圍內變化。多用于制造航天器上使用的自動張開結構件、宇航工業用的自激勵緊固件、生物醫學上使用的人造心臟馬達等。

鎳合金可應用于以下行業:

1、熱處理工業。如爐輥、鐘式爐及退火爐等。

2、煅燒爐。如用其來煅燒生產高性能剛玉,煅燒鉻鐵礦,以生產鉻鐵合金,回收在石油化工中用作催化劑的鎳。

3、化工和石油化工,用其制備新的蒸汽裂化粗汽油爐,以生產氫等。

4、自動化裝置。如催化支撐系統,火花塞。

5、核工業用清洗設備,如核廢料清除。

6、鋼鐵工業。如直接還原鐵礦石工藝,生產海綿鈦。

1905年美國生產的蒙乃爾合金,是最早的鎳基耐蝕合金。1906年美國開始生產鎳鉻鉬銅耐蝕合金。1920年德國生產鎳鉻鉬耐蝕合金。1941年英國生產鎳鉻鈦合金。1953年前蘇聯生產電真空器件用鎳鎢鈣合金。1958年美國生產電真空器件用鎳鎢鋯合金。中國50年代初期開始生產鎳基耐蝕合金、鎳基測溫材料;60年代初期研制生產電真空器件用鎳合金、鎳基高溫合金等;70年代初期生產合成金剛石用鎳基觸媒合金和鎳鈹彈性合金。