鎳銅合金在太空中的應用

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眾所周知，全世界鎳產量的70％左右用於不鏽鋼生產。不鏽鋼是1912年一些研究人員獨立發現的，但耐腐蝕鎳基合金的發現時間更早。1906年，加拿大國際鎳業公司（INCO）開發的一種鎳銅（Ni-Cu）合金獲得專利。該合金目前已經發展成一組稱作Monel®的鎳合金，其中三分之二是鎳、三分之一是銅。

鎳銅合金的強度高於純鎳，在多種非氧化性酸和鹼性環境（包括迅速流動的海水）中表現出優良的耐腐蝕性。鎳銅合金可以在直至沸點的溫度範圍內，很好地耐受各種濃度的氫氟酸，而且可以在還原條件下，耐受各種形式的硫酸和鹽酸。

特性

鎳銅合金在高氧環境中還具有優良的耐氧化性（耐燃燒性），在零度以下和最高550℃（1020℉）的溫度下，具有優良的力學性質。鎳銅合金很容易通過熱加工、冷加工、機械加工和焊接進行製作。鎳銅合金最著名的種類是合金400（N04400）。合金400隻能通過冷加工硬化，但1924年添加鋁和鈦之後，生成了一種強度更高的時效硬化產品，即K-500（N05500）。通過γ相顆粒的沉積，其屈服強度達到了690兆帕（100千磅／平方英寸），比合金400（N04400）高約三倍。

太空

鎳銅合金存在於各種太空應用的管道、棒材和線材中。鎳銅合金在氧氣中的天然抗燃性、在低於零度溫度下的優良性質和K-500的高強度，讓這種合金成為富氧液化燃料火箭發動機（例如藍色起源BE-4）氧化器側渦輪泵的一種重要製作材料。

「藍色起源」利用三維增材製造來製造Ox增壓泵（OBP）的很多關鍵部件。它的外殼是一個列印鋁部件，而且水輪機的各級都用K-500列印而成，圖1所示為藍色起源BE-4Ox增壓泵的外殼。這種製造方法可以將複雜的內部流動通道集成在外殼中，而採用常規方法製造這種外殼的難度則要大得多。水輪機噴嘴和轉子也是三維列印而成，只需少量機器加工就能達到所需的配合度。

即使在今天，一個多世紀前開發的鎳銅合金也在高要求的前沿應用中發揮著至關重要的作用。

國際鎳協會是一個代表全球鎳生產商的非營利性行業協會，其使命是推廣和支持鎳的適當應用，促進各國市場發展，支持新興和現有的鎳應用，包括不鏽鋼，而且全力推動科普、風險管理並提升社會經濟效益，以此作為公共政策和監管的基礎。通過我們的科學部門鎳生產商環境研究協會（簡稱NiPERA，www.niper a. org），我們也在不斷進行與人類健康和環境有關的前沿科學研究。

國際鎳協會是鎳及含鎳材料相關資訊的匯總中心，在亞洲、歐洲和北美洲設立了辦事處。1997年在中國設立辦事處，著重推動含鎳材料市場發展，推動鎳在中國的公共政策和監管並共享其技術專長，從而推動鎳的可持續使用。

● 國際鎳協會是世界主要鎳生產商的全球性協會組織。

● 我們與其他國際金屬協會及不鏽鋼研發協會合作，推動鎳在全世界的安全使用。

● 我們通過高素質專家的全球性網絡進行市場拓展，並發布關於鎳及其性質和用途的免費技術知識，以保證最佳性能發揮以及安全操作和使用。

● 我們積極發起和資助科學研究計劃，從而考察鎳在人類健康和環境中的作用。

● 我們免費共享自身的知識，不會從事任何類型的商業或交易活動。

● 我們不會對鎳市場、價格或供需做出預測或評價。

● 我們不斷推動鎳的長期使用，從而促進未來可持續發展。

本文摘選自本報2020年第40期B12部分內容，若要詳細了解更多相關行業和技術信息，請關注本報紙質報紙每期A版和B版內容，或者登陸本報手機APP客戶端，或者本報網站新址：http://www.worldmetals.com.cn/電子報閱讀全文。轉載請註明出處。