중국의 니켈 기반 합금 개발에 대한 전망
고온 합금은 일반적으로 600도 이상의 특정 응력 조건에서 작동하는 합금 재료를 나타냅니다. 고온 산화 저항성과 부식 저항성이 우수 할뿐만 아니라 고온 강도, 크리프 강도 및 내구성 및 피로 저항성이 높습니다. 현대식 항공 엔진, 우주선 및 로켓 엔진뿐만 아니라 선박 및 산업 가스 터빈 (터빈 블레이드, 가이드 베인, 터빈 디스크, 연소실 및 케이스 등)을위한 주요 핫 엔드 구성 요소 재료이며 원자로, 화학 장비, 석탄 전환 기술 등에 필요한 중요한 고온 구조 재료입니다.
1. 니켈 기반 합금 소개
니켈 기반 합금은 니켈 기반 부식 내성 합금, 니켈 기반 내마비 합금, 니켈 기반 정밀 합금, 니켈 기반 모양 메모리 합금 및 주요 특성에 따라 니켈 기반 열 방지 합금으로 더 나뉩니다.
1. 니켈 기반 부식성 합금
주요 합금 요소는 구리, 크롬 및 몰리브덴입니다. 포괄적 인 특성을 가지고 있으며 다양한 산 부식 및 응력 부식에 저항 할 수 있습니다. 가장 초기의 응용 프로그램 (1905 년 미국에서 생산)은 Monel 합금으로도 알려진 Nickel-Copper (NI-CU) 합금입니다. 또한, NI-CR (Nickel-Chromium) 합금 (즉, 부식성 합금의 니켈 기반 열 저항 합금, 열 내성 부식 합금), 니켈 밀리브덴 (NI-MO) 합금이 있습니다. 순수한 니켈은 또한 니켈 기반 부식성 합금의 전형적인 대표자입니다. 이 니켈 기반 부식 내성 합금은 주로 석유, 화학 산업 및 전기와 같은 다양한 부식성 환경 부품을 제조하는 데 사용됩니다. 니켈 기반 부식 내성 합금은 주로 오스테 나이트 구조를 가지고 있습니다. 고체 용액 및 노화 처리의 상태에서, 합금의 오스테 나이트 매트릭스 및 입자 경계에 금속 간 상 및 금속 카본화가있다. 다양한 부식 내성 합금은 조성으로 분류되며 그 특성은 다음과 같습니다. Ni-Cu 합금은 매체 감소에서 니켈보다 더 나은 부식 저항을 갖습니다. NI-CR 합금, 즉 니켈 기반의 열 내성 합금은 주로 산화 중간 조건 하에서 사용됩니다. Ni-MO 합금은 주로 중간 부식 조건을 줄이면 주로 사용됩니다. NI-CR-MO (W) 합금은 상기 언급 된 NI-CR 합금 및 Ni-MO 합금의 특성을 갖는다. NI-CR-MO-CU 합금은 질산과 황산 부식 모두에 저항하는 능력을 가지고 있으며, 일부 산화 감소 혼합 산에서 부식성이 우수하다.
2. 니켈 기반 내마비 합금
주요 합금 요소는 크롬, 몰리브덴, 텅스텐이며 소량의 니오브, 탄탈륨 및 인듐을 함유합니다. 내마모성 외에도 산화 저항성, 부식성 및 용접 특성도 좋습니다. 내마다 내성 부품을 제조하는 데 사용될 수 있으며 코팅 재료로도 사용할 수 있으며, 표면 및 분무 공정을 통해 다른 기본 재료의 표면에 코팅 될 수 있습니다.
니켈 기반 합금 분말에는자가 플럭스 합금 분말 및 비 자체 플럭스 합금 분말이 포함됩니다. 비자기 플럭스 니켈 기반 분말은 B, Si를 함유하지 않거나 B 및 Si의 함량이 낮은 니켈 기반 합금 분말을 나타냅니다. 니켈 합금 분말에 적절한 양의 B와 Si를 첨가하면 니켈 기반자가 플럭스 합금 분말이 형성됩니다.
3. 니켈 기반 정밀 합금
니켈 기반 소프트 자기 합금, 니켈 기반 정밀 저항 합금 및 니켈 기반 전기 가열 합금을 포함합니다. 가장 일반적으로 사용되는 소프트 자기 합금은 약 80% 니켈을 함유하는 Permalloy입니다. 최대 투과성과 초기 투과성, 강압이 낮으며 전자 산업에서 중요한 철 코어 재료입니다.
니켈 기반 정밀 저항 합금의 주요 합금 요소는 크롬, 알루미늄 및 구리입니다. 이 합금은 저항력이 높고 저항력이 낮은 온도 계수 및 부식성이 우수하며 저항을 만드는 데 사용됩니다.
니켈 기반 전기성 합금은 20% 크롬을 함유하는 니켈 합금입니다. 산화 저항성과 부식성이 우수하며 1000-1100 정도에서 오랫동안 사용될 수 있습니다.
4. 니켈 기반 메모리 합금
50 (AT)% 티타늄을 함유 한 니켈 합금. 회복 온도는 70도이며 모양 메모리 효과가 양호합니다. 니켈과 티타늄 비율의 작은 변화는 30-100도 범위 내에서 회복 온도를 변화시킬 수 있습니다. 주로 우주선에 사용되는 구조 부품, 항공 우주 산업에 사용되는 자체 확장 패스너 및 생체 의학에 사용되는 인공 심장 모터를 자동으로 개방하는 데 사용됩니다.
5. 니켈 기반 열 저항 합금
1) 외래 니켈 기반 합금의 대표적인 재료는 다음과 같습니다.
(1) incoloy800과 같은 Incoloy 합금은 주요 구성 요소입니다. 32ni -21 cr-ti, al; 열 내성 합금에 속합니다.
(2) Inconel600과 같은 Inconel 합금은 주요 구성 요소입니다. 73ni -15 cr-ti, al; 열 내성 합금에 속합니다.
(3) Hastelloy C -276과 같은 Hastelloy 합금은 주요 구성 요소입니다. 56ni -16 cr -16 mo -4 w; 부식성 합금에 속합니다.
(4) Monel 400과 같은 Monel 합금은 주요 구성 요소입니다. 65ni -34 cu; 부식성 합금에 속합니다.
2) 메인 매트릭스 구성 요소로 니켈을 가진 가정 변형 가능한 고온 합금
중국 Pinyin 문자 "GH"와 GH36, GH49, GH141 등의 일련 번호로 표시됩니다. 단조, 롤링 및 압출과 같은 기존의 냉간 및 열 변형 방법에 의해 재료로 처리 될 수 있습니다.
강화 방법에 따르면, 그것은 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 고체 용액 강화 니켈 기반 변형 된 고온 합금, 약한 노화 강화 니켈 기반 변형 된 고온 합금 및 강한 노화 강화 니켈 기반 고온 합금.
적용 : 니켈 기반 변형 고온 합금은 항공 제트 엔진 및 작업 블레이드, 가이드 블레이드, 터빈 디스크 및 연소실과 같은 다양한 산업 가스 터빈의 핫 엔드 부품을 제조하는 데 널리 사용됩니다.
3) 주요 구성 요소로 니켈을 가진 국내 캐스트 고온 합금
작동 온도 및 강도가 증가함에 따라 "K"와 K1, K2 등과 같은 일련 번호로 표시됩니다. 고온 합금의 합금 정도가 점점 높아지고 있으며, 뜨거운 처리 및 형성은 점점 더 어려워지고 있으며, 주조 기술은 생산에 사용되어야합니다. 또한 냉각 기술을 사용한 중공 블레이드의 내부 복잡한 공동은 정밀 주조 기술에 의해서만 생산 될 수 있습니다. 이런 식으로, 니켈 기반 변형 된 고온 합금은 니켈 기반 캐스트 하이-온도 합금으로 전환된다.
니켈 기반 캐스트 고온 합금은 매트릭스로 위상을 사용하고 알루미늄, 티타늄, 니오 비움, 탄탈륨 등을 추가하여 강화를위한 위상을 형성합니다. '위상의 양은 크고 일부 합금은 60%로 높습니다. 코발트를 첨가하면 용해 온도가 상승하고 합금의 사용 온도를 증가시킬 수 있습니다. 몰리브덴, 텅스텐 및 크롬은 고체 용액 강화 효과가 있으며, 크롬, 몰리브덴 및 탄탈륨은 또한 입자 경계를 강화시키는 일련의 탄화물을 형성 할 수있다; 알루미늄과 크롬은 산화성에 기여하지만 크롬은 '상의 용해도 및 고온 강도를 감소시켜 크롬 함량이 더 낮아야한다; Hafnium : 합금의 중간 온도 가소성과 강도를 향상시킵니다. 입자 경계를 강화하기 위해 적절한 양의 붕소, 지르코늄 및 기타 요소를 추가하십시오.
니켈 기반 캐스트 고온 합금은 터빈 블레이드, 가이드 블레이드 및 통합 터빈과 같은 항공기, 선박, 산업 및 차량을위한 가스 터빈의 가장 중요한 고온 성분에 사용됩니다.
II. 니켈 기반 합금의 응용 분야
1. 식품 분야
소금 제작, 간장 양조 등의 많은 분야에서 일반 스테인레스 스틸 304는 유능하지 않습니다. 이 특수 필드에서 특수 스테인레스 스틸은 필수 불가결하며 교체 할 수 없습니다. 최근 몇 년 동안 경제의 급속한 발전과 산업 분야 수준의 지속적인 개선으로 점점 더 많은 프로젝트에는 고급 스테인리스 스틸이 필요합니다. 다양한 산업에서 니켈 기반 합금에 대한 수요가 증가함에 따라. 2011 년, 우리 나라의 니켈 기반 합금의 시장 규모는 전년 대비 19.47%의 성장률 인 2,300 억 위안에 도달했습니다. 따라서 산업의 개발 수준은 꾸준한 상향 추세에 있습니다.
2. 환경 보호 분야
발전을위한 연도 가스 탈황 장비, 폐수 처리 등
3. 에너지 분야
원자력 발전, 석탄의 포괄적 인 활용, 조력 발전 등
4. 석유 화학 분야
오일 정제, 화학 및 화학 장비 등
5. 해양 바다 지역
환경의 해양 구조, 해수 담수화, 해수 양식, 해수 열 교환 등
III. 중국의 니켈 기반 합금 개발에 대한 전망
(i) 시장 수요가 계속 확대되고 있습니다. 1. 핵심 응용 분야의 성장 항공 우주 : 항공기 엔진의 고온 부품 및 터빈 블레이드와 같은 주요 부분에서 니켈 기반 합금의 적용은 25%를 차지하며 국내 대형 항공기 및 4 세대 원자력과 같은 주요 프로젝트에 대한 수요가 가속화되고 있습니다.
새로운 에너지 및 고급 장비 : 새로운 에너지 차량 배터리 재료, 해외 풍력 발전 장비, 초고록적 인 발전 기술 및 기타 분야는 새로운 성장 지점이되었으며 시장 규모는 2023 연에 500 억 위안을 초과했습니다.
화학 및 해양 공학 ine : 부식 저항은 석유 화학 장비, 심해 탐사 장비 (예 : 10, {000- 미터 심해 잠수정) 및 기타 시나리오에서의 적용을 촉진합니다.
2. 시장 규모 예측 forec 국내 시장 규모는 2025 년에 600 억 위안을 초과 할 것으로 예상되며, 2027 연에는 500 억 위안에 도달 할 것으로 예상되며, 세계 시장은 2029 연까지 35 억 5 천만 위안으로 증가 할 것입니다.
(ii) 기술 혁신과 가속화 된 현지화 1 . 고급 재료 연구 및 개발 material
Lanzhou New District의 10, 000- 톤 니켈 기반 합금 프로젝트는 국내 대체를 촉진하기 위해 고온 부식 내성 합금, 순수한 니켈 및 기타 제품에 중점을 둘 것입니다.
단결정 니켈 기반 Superalloy 기술은 빠르게 발전하고 있으며, 글로벌 매출은 2 0 30에서 1 억 8,300 만 달러에이를 것으로 예상되며, 연간 성장률은 4.0%입니다.
2. 수입 의존성 감소 ining
2020 년에 국내 공급 수요 차이는 수입에 따라 다르며 2023 년에는 출력이 42, 000 톤으로 증가하지만 고급 제품은 여전히 수입에 의존 할 것입니다. 앞으로 기술 반복을 통해 현지화 율은 크게 증가 할 것으로 예상됩니다.
(iii) 지역 산업 클러스터의 심화
중국 : 상하이와 장부의 핵심으로, 고급 기업의 60% 이상이 수집되고 2023 년에 시장 규모가 2,100 억 위안에 도달하여 Yangtze River Delta의 장비 제조 클러스터의 장점에 의존합니다.
남 중국 : 광동-콩 마카오 그레이터 베이 지역의 새로운 에너지 산업은 에너지 저장 배터리 및 해상 풍력 발전에 니켈 기반 합금을 적용하고 2023 연에는 전년 대비 15% 증가 할 것입니다.
IV. 니켈 기반 합금의 도전과 미래 추세
1. 원료 공급 위험 material
중국은 니켈 자원 매장량이 제한되어 있으며 수입에 의존해야합니다. 인도네시아의 니켈 광석 정책 조정 (예 : 생산 라이센스 둔화)은 글로벌 공급 패턴에 영향을 줄 수 있습니다.
2. 녹색 제조 및 산업 업그레이드
환경 보호 정책은 청정 에너지 관련 수요 (예 : 수소 에너지 장비 및 배터리 재료)를 촉진하는 반면, 디지털 제조 기술은 생산 효율성을 향상시키는 데 도움이됩니다.
3. 가격과 경쟁 패턴 competition
니켈 가격은 2025 년에 반등 할 것으로 예상되며 공급 측면의 공급 공급이 완화 될 것입니다. 기업은 기술 혁신과 품질 개선을 통해 국제 경쟁에 대응할 것입니다.
V. 요약
중국의 니켈 기반 합금 산업은 현지화의 혁신, 신흥 분야의 수요 확장 및 지역 조정 개발에 의해 계속 증가 할 것이지만, "스케일 확장"에서 "고급 및 녹색"으로 변환 및 업그레이드를 달성하기 위해 원료 의존성과 기술적 장벽을 극복해야합니다.
