《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

镍杂志 关于 镍及其应用的专业 杂志 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

镍与下一次工业革命 人工智能与可持续炼钢

镍与增材制造

镍在火箭科学中的重要性

STALATUBE公司

案例研究19 芬兰拉赫蒂的公寓阳台 模块化结来越普及。工厂预制的建筑单元被运到工地，进行现场装配。

STALATUBE公司

异地预制可以节省时间、提高质量，减少材料浪费、简化现场物流，还 能减少对周围环境的破坏。 无论是新建项目还是旧楼改造， 维护。不锈钢的强度-重量比是它

S t a l a t u b e  公 司 提 供了4 吨 多 3 0 4 (UNSS30400) 不锈钢方管和矩形管，三 种规格，长度从0.5米到2米多不等，用 于制作阳台框架。这些钢管经过激光 切割、冲孔，尺寸精准。

预制模块化阳台日益受到人们关

的另一个重要优势，使阳台安装就

注，对扩大公寓的可用空间，提供

位简单快捷。

安全私密的室外空间，提供了经济 的解决方案。

去年，芬兰南部 拉赫蒂市的新 公寓大楼安装了100个模块化阳台。

不锈钢是传统阳台和预制阳台

阳台在工厂预组装，扶手、玻璃和

结构件的理想材料。它不仅造型

木地板龙骨连接到不锈钢结构框

美观，而且耐用，在建筑物的生命

架上，然后运到施工现场，一天即

周期内完好如新，而且几乎不需要 可安装完毕。 22 || 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

编者按： 形式与功能

我们正在从工业 4.0 步入工业 5.0 时代，换言之，我们正在从利用信息化技 术促进产业变革的智能化时代迈向制造业人工智能（AI）时代。第五次工 业革命或工业 5.0 将聚焦于人机协作（人类与人工智能协作），从而为客户 提供大规模定制和个性化服务。

1760年 工业

1870年 工业

1969年 工业

2000年 工业

2020年 工业

机械化 水力/蒸汽动力

规模化生产 电力

计算机 自动化 机器人

因特网 数据分析 工业智能化 联接

规模化定制

2.0

3.0

4.0

5.0

太空探索技术公司

1.0

在本期《镍杂志》中，我们将介绍如何开发、利用人工智能生产定制化 含镍钢和镍合金，如何通过人工智能优化制造业的可持续性。人工智能正 在为制造业带来全新、精准和可复制的结果。它可以处理人类无法处理的 大数据，而且已经成为指定性任务和智能化任务的辅助工具，不仅可以大 幅度节省时间，降低成本，还能提供新颖和优化的解决方案。 工业 5.0 不仅仅是人工智能。在实现定制化和个性化的过程中，增材制造 （AM）也在迅速成为主流。含镍合金将在增材制造中发挥新作用。人工智 能与增材制造的结合使得更具可持续性和更专业的定制化生产有望在不 久的将来实现。 随着本期的出版， 《镍杂志》已经走过了 35 个年头！衷心感谢我们的读 者和撰稿人。在这个大变革时代，人们一如继往对镍的独特而惊人的应用 保持浓厚的兴趣。迄今为止，人工智能技术还没有涉足本杂志的编辑出版

还有什么比太空旅行更前卫、更需 要可持续性、更需要新颖的构造和 人工智能呢？在镍和增材制造技术 的助力下，太空探索技术公司可重 复使用的火箭必定会提高太空探索 的经济效益。

工作 Clare Richardson 《镍杂志》编辑 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 | 3

02

案例研究19拉赫蒂公寓阳台

03

编者按

镍要闻

要闻

目录

定制未来

04

镍要闻

06

通过人工智能实现可持续炼钢

08

工业⒌0 增材制造

11

人工智能会促进镍的应用吗？

12

镍铜合金的 太空应用

14

技术问答低碳与可焊接性

15

新出版物

15

UNS详细资料

16

太空领域一 次性时代的终结

镍生产商环境研究协会（NiPERA） 成立40周年 今 年 7月，镍 生 产 商 环 境 研究协 会（N i P E R A）迎 来了4 0周岁的生 日。NiPERA是国际镍协会的独立科学机构。从 1980 年起，NiPERA一直 从事镍与人类健康和环境相关的研究，已成为该领域领先的科学组织。 “过去四十年来，NiPERA 的科学家开展了大量科学研究工作，增进了我 们对安全用镍的了解”，NiPERA 执行主任 Adriana Oller 博士说。“感谢 协会所有为 NiPERA 工作过的科学家，他们的不懈努力使我们掌握了生 产、使用和处置环节中，镍与健康和环境相关的科学依据。镍具有惊人 的特性。NiPERA 在40年科学研究中积累的知识表明，人们可以放心地 将镍用于适当的应用中。” NICKEL INSTITUTE

《镍杂志》由国际镍协会出版 www.nickelinstitute.org 总裁：Hudson Bates博士 编辑：Clare Richardson communications@nickelinstitute.org 撰稿人：Nancy Baddoo、Gary Coates、 Emiko Hiraoka、Richard Matheson、 Bruce McKean、Mark Mistry、Geir Moe、 Kim Oakes、Vladimir Paserin、Benoît VanHecke、 Kotaro Watanabe、Odette Ziezold

镍科学研究��年

设计：Constructive Communications公司 期刊内容仅供读者参考，未征求专家意见，不得用于特定应 用或以此为依据。虽然期刊中的信息在技术上是正确的，但 国际镍协会及其会员、工作人员和顾问不承诺，也不保证它 们适用于任何一般或特定用途，对期刊中的信息不承担任何 义务和责任。 ISSN0829-8351 Hayes印刷集团用再生纸在加拿大印刷

2020年NiPERA团队成员

图片提供者： 封面：istock©IgorBorisenko 第5页：istock©mustafagüner； 第7页：istock©metamorworks； 第10页：istock©Andy

Sam Buxton 博士、Emily Garman、Kate Heim 博士、Connie Lawson、Tara Lyons-Darden

4 | 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

博士、执行主任 Adriana Oller 博士、前执行主任 Hudson Bates 博士、Adriana Oller 博 士、Chris Schlekat 博士、Mike Taylor 博士、Ellie Traudt-Middleton 博士

意义深远的奖章 这枚可佩戴的奖章具有双层含义：既是表彰新冠病疫情期间奋战在 基层和一线的先进工作者，也是为加拿大早餐俱乐部筹措新冠病毒应

空气过滤器

急基金。加拿大皇家造币厂及时推出的这枚镀镍钢奖章配有磁铁，便于

为了应对 SARS-CoV-2 通过空调

受奖者佩戴。造币厂员工为这枚奖章无偿工作、充分发挥制作技能和专

系统在空气中传播的威胁，休斯顿

长，以帮助由于新冠肺炎疫情而面临粮食短缺的儿童和家庭。据造币厂

大学的研究人员与其他机构合作设

介绍，奖章上的心形和枫叶图案，象征着加拿

加拿大皇家造币厂

捕集冠状病毒的

大人“团结救助”的集体精神。该

计出一种空气过滤器，可以过滤新

设 计 还包含 一个 复杂

型冠状病毒，并瞬间将其杀死。这

的微透镜阵列，心形

种过滤器由商用泡沫镍制成，加热

周围闪烁着脉动效

到 200 ℃（约392 ℉） ，可以一次性杀

果，象征着加拿大

灭99.8％的 SARS-CoV-2 病毒。这种

的“强大心脏”。

加热式空气消毒系统为防止封闭环 境中的病毒传播铺平了道路。研究 团队建议分阶段推广这一装置，先 在关键岗位、暴露风险较高的场所

COURTESY OF FORMULA E

优先使用，尤其是学校、医院和医疗 保健设施，以及飞机等公交通工具。 研究人员预计这款过滤器不久将在 机场、办公楼和游轮上使用，以阻

重回正轨

止COVID-19的传播。

E级方程式赛车在九天内连赛六场，结束了因全球疫情中断的2019/2020 赛季。E级方程式首席执行官 Jamie Reigle 称，今年三月新冠疫情使赛事中 断，把“社区健康和安全放在第一位”的同时，E级方程式车队也在全力备战。 比赛现场只有必要的工作人员和参赛选手。虽然没有现场观众，但为期九天 的赛事设置了三种赛道，“给本赛季带来全新的挑战，创造了不可预测、充 满戏剧性的高潮”。十二支车队在宏伟的柏林滕珀尔霍夫机场原址展开竞速。 车载电池全部采用迈凯伦应用技术公司（McLaren Applied Technology）的 同款设计，使用日本制造的 muRata 大功率NCA（镍钴铝）电芯。这种电池 可使车速达到299公里／小时，续航里程翻了一倍，因此，无需中途更换赛 车。 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 | 5

山特维克

瑞典金属 通过人工智能实现可持续炼钢

当我们评价工业发展阶段的重大特征时，人们可能会疑惑工业 5.0 怎么 会和炼钢有关。考虑到炼钢涉及的大负荷、高温和腐蚀性化学品，人们完 全有理由质疑。对于机器学习这类高科技概念而言，炼钢环境这么恶劣， 高科技恐怕难以奏效。 瑞典金属项目组考察人工智能在炼 钢中的应用情况

6 | 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

机器学习的加入 实际上，几十年来，操作员一直

产品质量、温室气体和矿渣废物等） 相互关联。机器学习算法的效率远

是通过计算机系统控制矿产原料

超人类。

和冶金生产设备。机器学习算法早

通力合作

晚会被纳入该界面，将输入（如原

瑞典碳钢生产厂家SSAB和含镍

材料、时间和温度）和输出（钢铁

不锈钢生产厂家 Sandvik 与 Skövde

大学开展了近两年的合作。各方充

存在一定的不确定性（例如，废钢

分发挥自身优势。山特维克的目标

化学成分的均值） ，而人工智能有

是优化内部废钢用量，节省合金原

助于解决这些问题，从而达到预

料，降低成分误差。SSAB 公司则专

期的输出。

注优化转炉冶炼时间和温度，从而 降低排放和能耗。 这些目标都是为了提高钢铁生产 从投入（原料和能源）和产出（残留 和排放）全流程的可持续性。而且， 人工智能（A I）必将发挥作用— — 机器学习有助于操作员应对炼钢过 程中出现的情况。这样可以减少有 经验的操作员和新手在最终结果中 的差异。所做决定的模拟和迭代通 过操作员的输入进行验证，并用于 强化机器学习工具。 钢铁产品从原料到交货要经过很 多工序，例如，前步工序有冶炼、浇 铸和热轧，后步工序有热处理，很 多产品还要经过冷轧和精整。那么， 为什么两家钢铁企业都选择了同一 个生产工序来检验人工智能呢？ 原因是多方面的： • 钢 铁 生 产 的 前步工 序 是 一 个 基 于决定性的过 程。一系列的输入 变 量可以 产 生 基 本可 预 测 的 结

• 成 品质量 主要由液相阶段决 定。 因此，在机器学习方面的投入可 以提高产品质量。 • 原 料和能源在炼钢成本中占比很 大。因此，很有必要进行优化。 • 最 后，正如 SSAB 指出的那样，关 于碳钢冶炼的过程自动化控制有 很多文献资料。还有现成的模型 和大量数据集，尤其是针对标准 化程度较高的碳钢产品。 重大利好 目前，该项目已经进行到一半，两 家钢铁企业和 Skövde 大学团队都 表示，这个项目为计算机科学家和 冶金学家提供了深度学习提升的机 会。 虽然钢铁行业的不同部门使用不 同的模型和数据集，很可能需要定 制建模，但人们对人工智能可以提 高炼钢效率已经形成共识。 即使无法做到即插即用，工业 5.0

人工智能（A I）必将发挥作用— — 机器学习有助于操作员应对炼钢过 程中出现的情况，从而缩小有经验 的操作员和新手在最终结果中的差 异。

果。这个过程没有任何随机性。但 人工智能概念给钢铁行业和其他含 基于决定性并不意味着简单。首先， 镍产品的生产带来了希望。这是一 起作用的变量很多。其次，输入侧 个需要勇气去探索的全新领域。 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 | 7

工业 5.0 镍与金属增材制造

虽然我们仍处在工业 4.0 时代（利用人工智能、云计算、准时生产和物联 网进行智能制造） ，但是工业 5.0（在日本称作社会 5.0）一词正在逐步流行。 第四次工业革命的基本特征是，将生产设备、智能监测和控制装置相连 接，并建立与客户的实时网络，制造商在整个供应链和价值链中建立起智 BRYAN HO-ON

能网络。 在即将到来的发展阶段，预计人

金属增材制造是一个迅速发展的

类将被重新带回工业生产，从事更 领域，催生了现代制造业革命。最常 有价值、更重要的工作岗位，从而 用的方法是以金属粉末为原料，通 满足人类不断变化的需求――因

过激光烧结，逐层堆积成形。要想

此，也被称为“5.0 社会”。生产系统 用激光打印一个图1所示金属零件， 和人类参与指导的进一步融合，将 需要将金属粉末加热到该金属的熔 EXPANSE微技术公司

工 业自动 化的高速 精准 性与人类 点（含镍钢约 1,500 ℃）进行熔融或 感 知、挑 剔和直 观的创造 技能相 “焊接”，同时还要认真选择激光束控 结合。自 2015 年起，日本政府开始

制参数（功率、激光束光斑大小、激

推广“5.0 社会”的概念―技术发展 光束扫描模式等） 。其他方法涉及 以社会为中心，而不是以产业为中 不同的能量传递方式，包括电子束、 心。5.0社会赋予技术以催化剂和推 图1 直径5厘米17-4PH不锈钢合金叶轮 （UNS S17400） 。

超声波、动能（冷喷涂）、电弧／等

动力的作用，以实现全民福利为目标， 离子弧以及金属－聚合物复合材料 努力构建一个超智能化社会-技术 （例如含金属粉末的细丝）挤压或喷 生态体系。5.0 社会以工业 4.0 为基 射，然后进行常规脱粘和烧结工艺。 础，以人为中心。

图2显示高级发展阶段（工业化与

，从图中可以看出， 这些发展对金属、尤其是镍的生产 技术成熟度指数） 和使用有什么影响？ 让我们先简要回顾制造技术领域

激光束粉末床熔融（LB-PBF）、粉 末激光沉积（也称作粉末床或定向

的最新发展趋势，尤其是金属材料 能量沉积工艺） 、电子束、电弧／等 增材制造（AM，也称作三维打印） 。 离子弧和有线电子束沉积工艺在工 8 | 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

距离工业应用的时间 5 LB-PBF

广泛工业应用

4

工业应用

粉末激光沉积 EB-PBF 有线电弧／ 等离子弧沉积

工业化指数

3

长丝FDM 有线电子沉积 粘合剂喷射

首次应用

有线激光沉积

冷喷涂 球团FDM

2

样机阶段 纳米颗粒 喷射

1

业化和技术成熟度方面都处于领先

并不是一 个外 来概 念。这 正是 羰

地位。长丝 FDM（利用含金属粉末

基镍和镍铁球团的制造方法，即通

长丝进行的熔融沉积成型）及粘合

过五羰基铁（Fe(CO)5）和四羰基镍

剂喷射也在迅速成熟。

概念验证 0 5

4

2

1

技术成熟度指数

（Ni(CO)4）的化学气相沉积，该方法

图3 更详细地列出了金属增材制

3

依据AMPOWER INSIGHTS资料

超声波焊接

达到的指数

是 Ludwig Mond 在十九世纪末发现

<2年

2-5年

5年以上

造工艺。从使用者数量判断，目前， 的。图4是一个镍铁球团的横截面图， 激光束粉末床熔融显然在金属增材 显示了富镍层和富铁层的交替层状 制造领域占主导地位。 结构。层与层之间形成了有规则的 对于镍行业，逐层成型 3D 物体

模式。在反应器内部，球团处于均

金属选择 性激光 烧结

模具浆 料沉积

激光束粉 末床熔融 电子束粉 末床熔融

粉末冶 金喷射

粘合剂 喷射

粉末输送激 光能量沉积

粉末

金属平 版印刷

冷喷涂

球团

有线电弧／ 等离子弧 能量沉积

有线输送激 光／电子束 能量沉积

平板

金属长丝 熔融沉积 建模

棒材

分

散

线 有

长丝

图 3－金 属 增 材 制 造 技 术 概 览 已知 18 种金属 3D 打印工 艺。 Ampower Insights 公司提供了 最重要工艺的概览和分类。

纳米颗 粒喷射

AMPOWER INSIGHTS

金属球团熔 融沉积建模

图2－金属增材制造技术和工业化 成熟度指数

电阻焊接 摩擦沉积

超声波 焊接

液态金 属印刷

《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 | 9

3D打印传感器

镍种源

一辆典型的现代化汽车有60-100个

镍铁环形结构层 VALERY CHANI

传感器，它们使发动机高效运转，保 证车辆安全而舒适地行驶。传感器 在制造、加工、航空航天和医疗领 域同样不可或缺。工业 5.0 要想取得

图4－镍铁球团的分层结构（深色＝富 含镍，浅色＝富含铁）

用，因此镍是高附加值，增材制造

成功，需要瞬间获取并分析系统中

金属零 件的重要原 料。与常 规 金

大量的运行信息，这些信息全部来

属成型技术相比，虽然作为金属增

自各类传感器。增材制造可以在两 个方面提供帮助——打印传感器本 身，打印嵌入零部件的传感器。与标 准3D打印一样，这些传感器可以定 制设计，快速生产和具有小批量经 济性。传感器可以用多种不同材料 打印，包括含镍不锈钢及镍合金。传 感器尺寸从微米级到非常大。可以

匀温度中，每层沉积同时发生在所

材制造原料的金属粉末消耗量很

有球团表面。由于羰基镍和羰基铁 小（2020 年所有复合金属粉末共计 的性质不同，它们有选择地在反应

约 3,000 吨） ，但是，金属增材制造

器的特定空间发生分解反应，导致

行业将继续快速增长，镍将在很多

富镍层和富铁层偏析。如果所需的

应用中发挥关键作用。

能量是由精确的激光束提供的，那

超级镍合金 3D 打印是一个特别

么，这就是选择性沉积，成形 3D 镍

活跃的研究领域，因为它在航空航

物体（图 5） 。这类气相金属增材制

天和工装等领域潜力巨大。

造技术仍处于实验室开发阶段。截

金属增材制造将迅速发展，有可

至 2020 年，金属增材制造采用的主

能成为最具革命性的金属加工技

测力、流量、振动等。随着传感器需

要金属有钛、不锈 钢、工具钢、铝

术之一。航空航天通常是最早采用

求的增长，更多传感器将通过 3D 打

和超级镍基合金。除了不锈钢要用

新技术的行业之一，它们与工装和

印生产。

到镍，镍合金在航天、工具制造及 医疗行业共同引领应用开发。目前

打印的传感器类型包括应变、压力、

其他高端应用中也发挥着重要作

的重大挑战包括安全性（使用金属 微粒）及法规、工艺对生产效率和

M2N TECHNOLOGIES

激光束 前体

产量的影响、设备尺寸限制、建造周 期长、经济型金属粉末供应不充足，

E=hv

E=cT

缺少适用于各行业的手册、规范和

光分解

热分解

沉积物

基层

标准。 在这个新的金属原料清单中，镍 必定名列其中，为各行业更新换代

3D打印不锈钢压力传感器

10 | 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

图5－气相金属前体的激光诱导选择性 沉积

产品的高性能零件的研制开发做贡 献。

人工智能是否会促进镍的应用？

近年来，人工智能（AI）已经渗透到我们的日常生活中。工业生产也不 例外，新合金开发就是正在探索的一种工业应用。 一种新合金的开发通常需要研发 发人员面临的挑战，人工智能有可 团队花费 十 年左 右的时间。研 究 人员要具有大量的专业知识，掌握

能为此提供帮助。 这 款软件确实需要大量的数据。

各种合金元素之间的相互作用，才 它的深度学习功能可以通过阅读 能使合 金 达 到预期的性能，具备

获和挑 选与合 金生 产流 程、合 金

商业化生产的能力。人工智能有可 的金相组织和物理性能有关的词 能 大 大 缩短 开发时间，还能 对 缺

汇，收 集信息并 生 成 表 示多种因

乏经验的开发人员提供帮助。

素相互关系的图表。目前，该软件

日 本 国 立 材 料 科 学 研 究 所 从Elsevier 数据库中提取数据，也 （ N I M S ）高 级 研 究 员̨I k u m u

能 进行定 制和 扩展，从而读 取公

Watanabe 博士及其团队开发了一 司内部的技 术 数 据，并收集 互联 款基于人 工智能的合 金开发支 持

网上的大数据。目前，它只能得出

软件。这 款 软件可以 根 据对含 镍

定性数据的关联性，未来的目标是

合金及其他合金的性能要求，计算

处理现场实践所需的定量数据。

出最适合的化学成分和生产流程。 这 款 软件还能确定多种属性、组

这将使最终用户获益。例如，如 果我们可以提高某个牌号的镍合

织 和生 产流 程 之间的关联 性，并 金 的耐 热 性，我们 就可以 提高 飞 实现合金性能优化。例如，一种合

机或火力发电站的燃料使用效率，

金可能需要 耐 热 性、蠕 变 强 度 和

从而减少二氧化碳排放。借助于人

输入弹性模量、强度、延展性、疲劳 极限、可焊接性和相稳定性等参数 后，这款软件可以计算出如何实现 新合金所需的物理性能。

相稳定性。实践中，如果某个特性 工智能，优质镍合金的潜力将被更 得到强化，那么其他 特 性往往会

快释放，同时也为社会带来 环 境

被削弱。实现性能兼备 是 合 金开

效益。 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 | 11

镍铜合金在太空中的应用

HTTPS://WWW.ENVIRONMENTAL-EXPERT.COM/COMPANIES/KCM-SPECIAL-STEEL-CO-LTD-100088/

I众所周知，全世界镍产量的70％用于生产不锈钢。1912 年多名研究人员分 别发现了锈钢，而耐蚀镍基合金的问市时间更早。1906 年，加拿大国际镍 业公司（INCO）开发的一种镍铜（Ni-Cu）合金获得专利。该合金目前已经 成镍合金的一个系列，被称为 Monel® (蒙乃尔)合金，三分之二的镍、三分之 一的铜。 镍铜合金的强度高于纯镍，在多

高的时效硬化合金 K-500（N05500 ）

种非氧化性酸和碱性环境（包括迅

诞 生。通 过γ相沉积，屈服强度 达

速流动的海水）中具有优异的耐腐

到了 690 兆帕（100 千磅／平方英寸） ，

蚀性。即使在沸点温度，镍铜合金

比合金 400（N04400）高出三倍。

对不同浓度的氢氟酸都具有超强的 耐腐蚀性，而且可以在还原环境下 耐各种硫酸和盐酸腐蚀。 特性 在高氧环境下，镍铜合金还具有 优良的耐氧化性（耐燃烧性） ，从零 下到 550 ℃（1020 ℉）的温度范围内， 具有优良的机械性质。镍铜合金很

航空航天 镍铜合金的管材、棒材和线材广 泛用于航空航天领域。K-500 具有 抵抗有氧燃烧、低温性能优良和强 度高等优点，因此，成为制作富氧 液化燃料火箭发动机（例如，蓝色 起源 BE-4）氧化器侧涡轮泵的重要 材料。

容易通过热加工、冷加工、机械加 工和焊接进行成形制作。镍铜合金

“蓝色起源”利用3D增材制造成形

中最常用的是合金 400（N04400 ） 。了Ox增压泵（OBP）的很多关键部 合 金 4 0 0 只能 通 过 冷 加 工 硬 化， 件。壳体是一个单独打印的铝制部 1924 年，通过添加铝和钛，强度更 件，水轮机的所有级都用 K-500 打 12 | 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

最左图：蓝色起源 BE-4Ox 增压泵壳 体是一个 3D 打印的铝部件，水轮机 的各级都是用K-500打印的。 左图：一位机械师正在检查 Ox 增压 泵。

©2007－2020年，蓝色起源

左下图：图片底部可以看到 Ox 增压 泵。 下图：蓝色起源 New Glenn 火箭

一个多世纪前开发的镍铜合金，今

使用常规方法制作会更加困难。涡

天仍在高端前沿应用中发挥着至关

轮喷嘴和转子也是 3D 打印的，极

重要的作用。

维基共享资源网

内集成复杂的内部流动通道，如果

©2007－2020年，蓝色起源

印成形。这种制造方法允许在壳体 少量的机加工就能实现所需的配合。

《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 | 13

咨询专家 国际镍协会技术咨询专线问题解答

问 答

问：为什么含镍奥氏体不锈钢（例如 304）也会有磁性？

答：在约 727 ℃以上温度环境，钢呈

汽车座椅安全带张紧装置、螺旋弹

现出一种被称作奥氏体的非磁性组

簧和板钢弹簧，甚至外科手术针。但

织。在这个温度以下，钢具有一种被

是，在有些应用中，少量的磁性也会

称作铁氧体的磁性组织。添加足量

对设备造成影响，例如，磁共振成像

的镍之后，奥氏体相在室温下保持 （MRI）机。对于这些应用，应选择含 镍量更高、具有稳定奥氏体相的不

无磁性。然而，304（S30400）尤其是

锈钢牌号。

301（S30100）中的奥氏体相是亚稳

请访问：inquiries.nickelinstitute.org

态的。这意味着发生塑性变形（冷 加工）时，有些奥氏体相会转变为另 一种磁性组织，名为应变诱发马氏体， 它可以提高抗拉强度。塑性变形量 越大，形成的马氏体相就越多，所以， 磁引力就越大，强度也越高。 在大多数情况下，这种磁引力不会 产生什么影响。实际上，抗拉强度的 提高对很多产品都是有益的，例如， 冷加工对铬镍不锈钢磁导率的影响

H=50时的磁导率

15

301 (S30100)

WWW.NICKELINSTITUTE.ORG 免费订阅镍杂志，就能在新一期杂志出版时收到 印刷版或电子邮件通知。 www.nickelinstitute.org 在线阅读几种语言的镍杂志。 www.nickelinstitute.org/library/ 从我们的在线档案中搜索往期镍杂志，最早一期 是2009年7月。 www.nickelinstitute.org/library/ 请在Twitter上关注我们@NickelInstitute

304 (S30400)

12

316 (S31600)

9

310 (S31000)

请在LinkedIn上加入我们――请访问国 际镍协会主页

6 3 0

14 14 || 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

《镍杂志》 网络版

Geir Moe P .Eng. 是国际镍协会技术 咨询服务协调员。Geir 与世界各地 的材料专家一同为寻求技术支持的 含镍材料最终使用者和规则制定者 提供帮助。该团队可以随时针对多 种应用（例如不锈钢、镍合金和镀 镍）免费提供技术建议，使人们有 把握地使用镍。

稳定。因此，304 等奥氏体不锈钢是

20

40

冷轧（％）

60

80

请在国际镍协会YouTube频道观看镍相关视频 www.youtube.com/user/NickelInstitute

新出版物 《 选 择 适 用 于 机 酸 环 境 的 合 金 》 司匹林）到塑料纤维，它们已成为

（10063）论述了不同浓度的有机酸 （例如甲酸、乙酸和脂肪酸）的腐蚀

影响。有机酸的腐蚀行为较为复杂， 因为它们不是单独使用，而是与无 机酸、有机溶剂和盐混合在一起作

很多医药化工产品的基本要素。国

际镍协会对这份技术出版物进行了 全面修订，为材料工程师提 供了一 份有用的指南。

为工艺介质。如今，有机酸已成为最 可以从www.nickelinstitute.org免费 重要的工业化学品。从药品（如阿 下载。

重新评价镍的寿命周期 有关镍金属、镍铁和硫酸镍中镍寿

的 52％、镍铁产量的47％和硫化镍

命周期评价的最新数据（基准年度 产量的 15％， ”主持该项目的国际镍 2017 年）现已公布。这份报告详实

协会Mark Mistry博士解释说，“这份

透明地论述了镍生产流程中的输入 报告是按照ISO标准编制的，并经 （能源、工艺化学品或 水）和 输出

过独立的严格审查。这是镍寿命周

（废水、废气或废料） 。国际镍协会

期数据的第三次更新。它表明国际

九个成员单位和全球 24 个生产企业

镍协会成员单位履行了为客户和最

提供了经费支持。

终用户提供优质信息的承诺。 ”

“这项研究代表了全球镍金属产量

UNS详细资料

communications@nickelinstitute.org

本 期 镍 杂 志 中 提 到 的 合 金 及 不 锈 钢 的 化 学 成 分 （ 以 重 量 百 分 比 表 示 ）。

UNS

铝

碳

铬

铜

铁

锰

钼

铌

氮

镍

磷

硫

硅

钛

S17400 第8页

－

0.07 最大值

15.0－ 17.5

3.00－ 5.00

平衡

1.00 最大值

－

0.15－ 0.45

－

3.00－ 5.00

0.040 最大值

0.030 最大值

1.00 最大值

－

S30100 第14页

－

0.15 最大值

16.0－ 18.0

－

其余

2.00 最大值

－

－

0.10 最大值

6.0－ 8.0

0.045 最大值

0.030 最大值

1.00 最大值

－

S30400 第2、14 页

－

0.08 最大值

18.0－ 20.0

－

其余

2.00 最大值

－

－

－

8.0－ 10.5

0.045 最大值

0.030 最大值

1.00 最大值

－

S31600 第14页

－

0.08 最大值

16.0－ 18.0

－

其余

2.00 最大值

－

－

－

10.0－ 14.0

0.045 最大值

0.030 最大值

1.00 最大值

－

NO4400 第11页

－

0.3 最大值

－

其余

2.50 最大值

2.00 最大值

－

－

－

63.0－ 70.0

－

0.024 最大值

0.50 最大值

－

NO5500 第11页

2.30－ 3.15

0.25 最大值

－

其余

2.00 最大值

1.50 最大值

－

－

－

63.0－ 70.0

－

0.01 最大值

0.50 最大值

0.35－ 0.85

《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 | 15

太空探索技术公司

一次性火箭的终结 虽然这个目标还没有实现，但是开创性试验已经成功。发射-回收操作已趋 于常态：SpaceX (太空探索技术公司)猎鹰9火箭的第一级已经成功回收 50 多次，三个一级火箭已经重复发射了五次。史上第一个可重复使用的载人 航天器――SpaceX “龙飞船”――于 2020 年 8 月2 日成功返航。不再有“新 太空舱气味” 的飞船，清洗掉烟尘后，将再次启航。 2018 年 2 月，猎鹰重型火箭的三分之 二――两台助推器――同时着陆肯 尼迪航天中心。在 30 次海上平台着 陆试验中，25 次获得成功。随着经 验的积累，着陆失败已成为偶然。

令人没有想到的是，火箭筒引起

虽然含镍合金的终极使用寿命还

的关注超 过了那十台莫林发动机

是个未知数，但是，这 1125 公斤左

（第一级九台、第二级一台） 。每次一 级火箭成功着陆，九台默林发动机 都完好无损，只待补充燃料，重新使

右的含镍合金最终将被回收再利 用……只有那些收藏于博物馆，成为

用。目前的是重复发射十次后进行一 展示人类聪明才智和雄心壮志的展 次检修，然后重新服役。 16 |《镍杂志》第35卷，2020年，第2期 《镍杂志》第35卷，2020年，第2期

品才能幸免。