《镍杂志》第35卷，2020年3号

镍杂志 关于 镍及其应用的专业 杂志 《镍杂志》第35卷，2020年3号

极端条件下镍的应用 －镍拓展了应用范围 零下温度尽在掌控

创新推动电动汽车行驶得更远

镍合金的太空应用－耐热和耐寒

一直以来，英格兰康沃尔郡廷塔哲城堡周围的遗迹与亚瑟王和圆桌骑 廷塔杰城堡桥是由Ney & Partners事务 所（首席建筑师和结构工程师事务所） 和 William Matthews Associates 事务所 （联合建筑师事务所）设计的。钢结构 承包商为 Underhill 工程有限公司，总 承包商为美国桥梁公司。英国钢结构 协会（SCI）和奥雅纳材料公司研究了 场地的腐蚀性，提出了材料选择的建 议。.

MILLSTOCK不锈钢公司

WILLIAM MATTHEWS ASSOCIATES事务所的DAVID-LEVENE

案例研究 20 廷塔杰城堡桥 士的传说有关联。其中一些遗迹位于一处岬角上，一个遍布陡峭石崖 的狭窄峡谷将它与大陆隔开。直到最近，要跨越这个峡谷都需要通过 一条难以通行的小道爬上一个悬崖，才能到达一座短人行桥，然后爬 上另一侧一条相似的小道。 2019年完工的一座步行桥现在以

材料被用于上下弦杆的对角线连

更高的海拔跨越峡谷。这座新桥由

接、横梁、桥面支撑、护墙、两根

两个悬臂部分组成，它们在峡谷上

50 毫米直径×430 毫米的桥面定

方高处汇合。

位销、悬臂部分加工连接块、连接

由于通往遗迹的道路很窄且升

桥梁上下弦杆的抛光棒材（30-65

降设备使用受限，因此选择了轻

毫米直径）、固定桥面石板砖的托

量化钢材设计方案。每条悬臂由六

架以及栏杆抛光构件。另外，还采

个可控制的预制节段现场装配而 用了约 2.7 吨定制不对称激光复合 成。

焊接T型钢（272根钢筋，70 毫米高

为了保证在该海洋环境中长期耐 ×60 毫米高）。 定制的双相T型钢是由 Millstock 不锈 钢公司供应，由瑞士 Montanstahl 公司 生产的。

用、强度高和外观亮眼，这座桥梁

的重要构件由20吨含镍双相2205 为每年来这里探索亚瑟王传说的 不锈钢（UNS S32205）制成。这种

2 || 案例研究 案例研究 20 20 廷塔杰城堡桥 廷塔杰城堡桥 2

这座气派的桥梁66米长、2.4 米宽，

游客提供了极大的便利。

编者按： 极端条件下镍的应用

去年就属于一种极端条件。几乎所有人都在尝试使用各种办法来应对 面临的挑战。在极端条件下－－也就是距离我们所知的“正常”情形最远的 情形－－工作现在对我们来说已经习以为常。并非所有事物在这些情形下 都能满足要求！

ex•treme /ik’ strēm/

因此，关键在于工程设计。为了能

See definitions in:

够提出满足人类需求和日益增长期

Logic

望的解决方案，不断拓展极限和探

1. reaching a high or the highest; very great. “extreme cold” Similar:

utmost

uttermost

very great

greatest

2. furthest from the centre or a given point; outermost. “extreme northwest of Scotland” Similar: furthest

farthest

furthermost

farthermost

©国际极地基金会－RENÉ ROBERT

Politics

adjective

索新的可能性，而且在可持续性更 高、使用寿命更长和成本更低的背 景下做到这一点，镍始终不可或缺。

在本期《镍杂志》中，将考察我们所面临的材料需求以及通过镍找到的 解决方案――从经受化学反应和发电领域的极端温度，到适应极地或海 洋极端条件的能力。实现了耐久性和各种功能的镍使动力电池具备极长 使用寿命成为可能――下一代电动汽车有希望配备“百万英里”电池。甚至 开发了可以在宇宙极端条件下使用的镍合金。只有利用含镍材料来应对火 星上的低温条件，才有可能在这颗红色星球上生活！ 回到地球，国际镍协会的一项使命是帮助工程师和材料专家有把握地确 定含镍材料的规格。我们在不断更新庞大的免费技术资料库，从而协助达 成这个目标。我们关于海水冷却系统的最新出版物在第15页中进行介绍。

伊丽莎白公主科考站凭借含镍304L 不锈钢制成的立面抵御南极的极端 条 件 ，选 择 它 是 因 为 它 在 远 低 于-60℃的温度下具有极佳的强度和 韧性。

无论未来一年存在多大的不确定因素，可以肯定的一点是镍将帮助我们 安全、清洁、有力、针对性地应对我们目前面临的很多挑战。 Clare Richardson 《镍杂志》编辑 案例研究 20 廷塔杰城堡桥 | 3

02

案例研究20 廷塔杰城堡桥

03

编者按

镍要闻

要闻

目录 极端条件下镍的应用

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镍要闻

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“百万英里”电池 单晶体含镍阴极

08

零下温度 利用不锈钢进行控制 极端高温 镍可以经受极端高温

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挑战极端 镍合金的太空应用

14

技术问答 皮下注射针头和镍过敏

15

史蒂夫·巴尼特 （1954－2020年）

15

UNS详细资料

16

迎接未来 哈莱姆消防瞭望塔的修复

天籁之音 英国锣钹制造工匠菲利普·詹姆斯（发出“图里亚”的声音）利用镍银合 金制作各种乐器。“锣钹的声音与其他乐器的声音区别很大，”菲利普解 释道。“它可以帮助人达到深度冥想、超脱的意识状态”。镍银合金是制 作锣钹的理想材料，具有无与伦比的声音共振功能。“当我第一次听到锣 钹演奏的时候，它带我进入了一个神奇的境界，”菲利普说道。“从那时起， 我一直被它们深深地吸引着。”英国哥伦比亚金属公司提供了 0.8 毫米到 1.6 毫米厚、含镍量为 12％ 的 NS104（UNS C75700）板材，它们的耐腐蚀 性和耐锈蚀性远超普通黄铜。“在锣钹制造当面，确实没有什么材料能比 得上镍银合金，”菲利普说道。“它太神奇了。”

菲利普·詹姆斯

11

《镍杂志》由国际镍协会出版 www.nickelinstitute.org 总裁：Hudson Bates博士 communications@nickelinstitute.org 撰稿人：Parvin Adeli、Gary Coates、Catherine Houska、Richard Matheson、Geir Moe、Kim Oakes、Ken Rudisuela、Frank Smith、Benoît Van Hecke、Odette Ziezold 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 封面：©国际极地基金会－René Robert 图片提供者： 第6页iStock©Jae Young Ju

4 | 案例研究 20 廷塔杰城堡桥

ROYAL CANADIAN MINT

编辑：Clare Richardson

有用的植物磁性 在喜爱高浓度金属的稀有植物中――它们的根部像一块吸铁石一样吸入金属， 独特的霓虹状蓝绿色汁液是含镍的迹象，最高浓度可以达到 25％。迄今为止， 全世界已发现大约 700 种超积累植物，而且实地研究考察了它们在富含金属的 土壤中茁壮生长的能力。这些植物可以用于植物冶金――通过采集并加工汁液 提取纯镍或者制成适合电镀等应用的含镍化学品。虽然与从高品位矿床采集 ANTONY VAN DER ENT

金属相比，常规采集作业的经济可行性高得多，但植物采集的小生境为较为炎 热地区（古巴、新喀里多尼亚、澳大利亚和马来西亚）的超基性土壤低品位表面

CWTEC

新加坡国立大学

沉积物。采集后发现，土壤肥力极大地提高了，而且适合种植粮食作物。

完美贴合 你 知 道一 个由于 佩 戴 不 合 适

菠萝叶升级再造 每年将成吨的菠萝废物转化成一种多用途、超轻量、低成本的气凝 胶，是一个新的想法。新加坡国立大学（NUS）的研究人员发现了一种 方法――利用涂有二乙烯三胺（DETA）这种化学品的菠萝叶纤维生成 生态气凝胶，与常规方法相比可以从工业废水中清除多出四倍的镍离 子。团队负责 人Duong Hai-Minh 副教授说道，“由于其高孔隙率，生态 气凝胶可以非常高效地清除金属离子，即使是在金属离子数量较少的 稀溶液中也是如此。处理流程非常简单、成本较低而且不会产生二次 废物。生态气凝胶还很容易解除金属离子吸附并多次重复使用，从而 进一步降低了成本。在开发了几种其他有用的应用后，这个持续了四年 的项目在“可持续农业和废物处理领域向前迈出了一大步。”

的新 冠 肺炎口罩 在 眼 镜 上 形

成 雾 气 的 感 觉 吗？镍 可以在 无 形中保证舒 适度的同时解决

这个 问 题 。德 国 c wTe c 公司 采

用 Norder Band 公司生产的一种 细 含 镍不 锈 钢 带 让口罩紧密贴

合，给佩戴眼镜并需要始终保持 清晰视野的医疗专家和一线工作

人员带来了极大的便利。这种不 锈钢带不仅容易获取且没有过敏

反应，也能与口罩的其他构成材 料一同循环利用。这对于还不到

一克重的含镍不锈钢来说是一个

了不起的成就。

案例研究 20 廷塔杰城堡桥 | 5

一种透明清晰的创新 解决方案让电动汽车行驶得更远

对于电动汽车制造商和电池开发商而言，克服里程焦虑是一个优先事 项。加拿大新斯科舍省达尔豪斯大学的杰夫·达恩教授及其物理学和大 气科学系的团队一直在攻坚突破性单晶体技术，有望成为应对这个挑战 的解决方案。

的成本、提高能量密度并延长使用

被问到“百万英里”电池这个词的来 源时，达恩说道，“这有点超出我们 工作的范畴了。我们发表了一篇论文， 摘要里有一句是这样写的，‘我们证 明了这样的电池可以驱动电动汽车 行驶1百万英里’。这引起了媒体的遐 想。”

6 | 案例研究 20 廷塔杰城堡桥

典 型电极材料中常见的微 裂缝现 象的。

寿命，”被公认为目前全世界笔记本

达恩解释道，“典型阴极粒子的朝

电脑和手机中使用的锂离子电池开

向一般是随机的。在循环过程中，

发先驱之一的杰夫说道。

锂被反复插入阴极各层之间并随

通过实验室测试，他们证明了含

后提取出来，体积会发生变化。这

镍阴极中的单晶体技术是怎样经受

种变化在所有方向上并非等量齐观

DANNY ABRIEL OF DALHOUSIE UNIVERSITY

“我们的目标是降低锂离子电池

的。垂直于各层方向上的变化程度

公里（1百万英里）以上，而且能通

较大。因此，如果两个一级粒子相

过电网储能至少20年。”

互接触，就会出现这种体积不匹配

20年使用寿命

现象，而且会使粒子中的微裂缝分 解成很多小碎片。因此，通过这个 过程会失去电接触而且开始脱离阴 极的活性物质。” “相比之下，单晶体粒子是一种微 晶体，可能只有两到三微米。这是 一个根本没有晶粒边界的完整单晶 体，因此它会作为一个整体膨胀和 收缩。这意味着在这些粒子膨胀和 收缩时与它们维持电连接较为容 易。如果采用单晶体，可以在整个 充放电周期内与阴极的活性物质保 持 100％ 连接。这一点令人非常激 动。”

好消息是这样能让电动汽车电池 组的使用寿命与它驱动的电动汽车 一样长。而且，转换为单晶体不会 显著地增加成本。 “在实验室里合成单晶体时，我们 只是在前体一侧做出略微改变，然 后通过热处理达到略高的温度，从 而让单晶体自行生长。从整个合成 工艺来看，这不存在根本差异。” 最终的成果是开发出了“百万英 里”电池。 “实际表明，进行长期测试是有价 值的。这篇百万英里电池论文介绍

达 尔豪斯大学的团队 正在研究

的单体电池当中，一些仍然在进行

各种单晶体含镍阴极，它们具有适

测试。前些天我刚进行了考察。经

应多种循环条件并同时达到高能

过三年多的运行，室温单体电池现

量密度的优势。达恩及其团队在《

在已经达到约 950 0 次循环（远超

电化学学会杂志》上发表了一篇论

100 万英里的行驶距离），损耗只有

文，其中他得出的结论是，“这类电

不到 10％，因此可以说它们的表现

池应当能驱动电动汽车行驶160万

超乎寻常。”

（A，a） 一种具有约3微米大粒径的商用单 晶 体 L i【 N i 0 . 5 M n 0 . 3 C o 0 . 2 】O 2 （NMC532） （称作SC-532）材料的 扫描电子显微镜图像1 （B，b） 商用无 涂层 多晶 体（N M C 5 3 2） （UC-532）的扫描电子显微镜图像1

L i J .、C a m e r o n A . R .、L i H .、G l a z i e r S .、 Xiong D.、Chatzidakis M.、Allen J.、Botton G.A.和 Dahn J.R.，2017年《电化学学会杂志》，1641534 1。

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©ROLAND MOURON

零下温度镍引人注意的案例

随着温度降低甚至结冻，我们往往会失去对事物的控制能力。无论是人员 还是车辆，我们都会经历这种急剧下滑。然而，当温度计的读数朝着绝对 一辆液化天然气油槽船的内部，显示 了GTT公司设计的不锈钢Mark III货 物围护系统。

最低温度的方向下降时，镍又是怎样让我们牢牢把握技术脉搏的？ 零下温度材料

的情况下吸收能量的能力，在很多

奥氏体 不 锈 钢（含 镍 量 一 般 为 工程应用中不可或缺。结构钢材在 7-25％）在极低温度下表现出优良 室温下具有良好的韧性，但随着温 的韧性。韧性是指材料在不被破坏 度的下降，铁素体结构会逐渐变脆，

8 | 案例研究 20 廷塔杰城堡桥

从而使钢材不适合在极低温度下使

较高断裂韧性。如果焊缝的韧性较

用。与之相比，常见的含镍奥氏体不 低，那么无论基材金属的质量如何， 锈钢即使在液态氦温度下也能保持

都会发生断裂。

良好的韧性。

另一 个 例 子 来自南 极洲 的科考

表现出良好低温性质的另一个系

基础设施。2008年在这里建造了一

列材料是镍合金钢。在钢基体中添

座比利时科考站。立面由1.50毫米

加1.50－9.00％的镍并经过适当的

304L（UNS S30403）不锈钢板制成。

热处理，可以在-60℃到-200℃的温

选择这种材料是因为奥氏体不锈钢

果混合物中没有铬，那么这些钢材 不会像不锈钢那样具备固有耐腐蚀

（304L）在远低于-60℃的温度下仍 然表现出足够的强度和韧性。 液化天然气 ©国际极地基金会－RENÉ ROBERT

度下获得必要的韧性和强度。但如

随着能 源需 求的不断 增 长以及

性。

能源运输和储存的重要性日益提升，

北极使用 在北极地区很难招募人员、焊接 金属和来往运输货物。用于北极的 钢材最关键因素是温度，-50℃或以 下温度也不例外，而且低于北极油 田建造中采用的大多数碳锰结构钢 的韧脆性转变温度。

液化天然气（LNG）由于体积能量 密度比的优势很有吸引力。在天然 气管道中，天然气的液态体积比气 态体积小大约600倍。液化过程使之 能够运输到没有天然气管道的地方， 甚至能将天然气作为一种运输燃料

南极伊丽莎白公主科考站。立面由 1.50毫米304L（S30403）不锈钢板制 成。

使用。但如果没有镍，这些都无法

油气行业中决定北极使用材料选

实现，因为天然气只有在-163℃以下

择的其他因素包括耐腐蚀性和可焊

才能变为液态。如上所述，选择奥

接性。前一个因素在结构应用中的

氏体不锈钢和镍合金钢是制造储存

重要性不如腐蚀性油气开采和运输。 和运输容器并在这些低温下处理液 焊缝务必保持北极使用基材金属的

化天然气的最佳解决方案。 最低使用温度

TWI – GENE MATHERS

-273 °C

-196 °C

-130 °C

-101 °C

-60 °C

-60 °C

钢板规范

ASTM 304L ASTM ASTM EN A353/A553 A645 10088-1 EN EN10028-4 10028-4

ASTM A203GrE EN 10028-4

ASTM A203GrB

EN10028-4

钢材类型

奥氏体不 锈钢

9％镍钢

5％镍钢

3.5％镍钢

2.5％镍钢

1.5％镍钢

典型储存 应用

氮、氢、氦

液化天然 气、氧、氩

乙烯 （LEG）

二氧化 氨、丙 碳、乙炔、 烷、二硫 乙烷 化碳

氨、丙 烷、二硫 化碳

耐温性、耐腐蚀性和可焊接性是油 气行业中选择北极使用材料的决定 因素。

含镍量递增 储存温度递减 案例研究 20 廷塔杰城堡桥 | 9

油槽船设计 液化天然气油槽船主要是从卡塔

工业依赖重新气化形态的这些产品。 在化肥行业中，氢经常作为氨的一

尔和澳大利亚驶往高能源需求地区， 种工业前体使用，而且具有使能源 例如日本、中国和韩国。现代油槽

结构不依赖碳的很大潜力。如果能

船设计可以将液化天然气装在有隔

生成足够多的氢（最好是来自风能

热衬层的双金属膜内，从而优化利

或太阳能的绿色氢），那么它作为燃

用船体空间。华夫饼式（为了适应

料燃烧只会生成水而不会生成二氧

膨胀和收缩）薄层304L不锈钢或更 化碳。在高能耗的钢铁行业中，几家 薄且扁平的36合金（K93600，一种

制造商已经在考察通过增加氢使用

含镍量为36％、热膨胀率较低的合 量来减小碳足迹的可能性。 金）专门用于这些货物围护系统。 其他液化气体

法进行。氢是一种轻盈但动力强劲

从-163℃的液化天然气开始，温度

的火箭燃料。如果与液态氧等氧化

标尺上液化温度更低的气体包括：

剂结合使用，那么液态氢将是所有

• -183℃：液态氧 法国国际热核聚变实验堆（ITER） 的横截面――配备了一个可以冷却 到4.5开温度的氦冷却系统。

如果没有液化气体，太空探索也无

• -196℃：液态氮 • -253℃：液态氢 • -269℃：液态氦

火箭助推剂当中效率最高的燃料。 最后，什么材料才能冷却超导磁 体以维 持等 离子体 状 态？回答 很 简单：液态氦。但对温度也有要求。 在-269℃或4开温度下，镍可以释放

© ITER.ORG

相关应用往往与工业有关，因为 它的最大潜力……

10 | 案例研究 20 廷塔杰城堡桥

镍可以经受极端高温

MCDERMOTT

转化炉管是采用铸镍合金制造 的，在800-1000℃的碳化环境中 可以使用数十万小时。它们配合 蒸汽和烃类使用可以生成氢。

在较高温度下，大多数化学过程会加快，而且发电效率会提高。但材料能 罗莱合金公司

否经受得住高温？在实践中，很多过程的最高温度受限于材料适合性。镍 可以解决这个问题。 镍会减缓这些相的形成速度，而含

的四个 性质是强度、持 续稳定性、 镍量至少为33％的镍铬铁合金不受 与环境反应有限以及设备制作的便 利性。 随着温度的升高，金属的强度会 下降。在较高温度下，有很多种钢 材的强度高于 300 系列不锈钢。在 540 ℃ 温度下，不锈钢比它们当中 的大多数性能更高。而在650℃以上 温度下，含镍合金表现优异。但在 540℃以上温度下，蠕变强度或蠕变 断裂强度成为最重要的性质。 在高温下，随着时间的推移冶金 性质会发生变化。最令人关注的是

影响。 在 极 高 温 度 下，金 属 会 与 环 境

辐射管对炉子间接进行加热。 采用了各种 镍 合 金，温 度 高达 1150℃，而金属能耐受的温度为 1200℃。

发生反应。在空气中，它会发生氧 化。与铬和铝的合金会形成额外保

©WIRCO_GOODRODFRAMBASKET

为高温应用选择材料时，最重要

护。在含有一氧化碳的还原性环境 中，镍和硅有助于减少碳化现象。正 在开发并测试适应最苛刻环境的新 合金，此时会发生快速碳化（称作 金属尘化），而所有这些合金的含 镍量都很高。 最后，需要制造相关设备，其中涉

金属在什么时候形成硬脆相，因为 及金属成型和焊接，其中含镍不锈

热处理篮对热处理炉中的部件 进行固定。选择的含镍合金取决 于气氛是氧化性还是还原性。它 们一般运行较为稳定。

这时材料会变得像玻璃一样易碎。 钢及镍合金表现优异。 案例研究 20 廷塔杰城堡桥 | 11

挑战极端－ 镍合金的太空应用 2020 年是激动人心的太空探索和创新新十年的开端，其中含镍合金在火 箭、车轮和催化剂制造等很多应用中发挥着重要作用。

NASA.GOV

致力于航空航天设备制造和可重 多，甚至有可能不需要隔热材料。 复太空运输的美国太空探索技术

与 此 同 时，美 国 宇 航 局 正 在 探

公司（SpaceX），采用一种含镍304

测车 轮子中 探索含 镍材料的另一

（S30400）不锈钢制造了星际飞船和

种 潜 在 应 用 。橡 胶 轮 在 月 球 或

超重型火箭。SpaceX 选择不锈钢来 火 星 上 不切实 际，因 此 最初 阿波 执行这项任务，因为与碳纤维相比 罗号登月车的车 轮是采用弹簧 钢 成本较低――碳纤维的每公斤成本

制成的。但设 计在火 星 上使 用的

高出六十倍以上。与碳纤维或其他

大 型和 重 型车 轮 上的弹簧 钢 车

金属（例如铝）相比，它的耐热性也

轮会变形。为了解决这个问题，美

高得多，因此需要的隔热材料少得

国宇航局正在开发一种用镍钛合

NASA.GOV

美国宇航局的工程师将最 新型的 SMA 弹簧轮胎安装在试验台上。这 个型式重量为7千克（15磅），可以承 载先前型式两倍的载荷，而且在深 空温度下表现更好。

12 | 案例研究 20 廷塔杰城堡桥

金 Nitinol（UNS N01555 ）制成的金 金的性质决定了它比其他材料更难 属网轮胎，它具有形状记忆特性，可 机械加工和成型。熔模铸造工艺可 以应对 30 倍的弹簧钢车轮变形。

能存在问题，因为 718 合金容易受

SpaceX 星际飞船配备了猛禽火 孔隙度、离析和极粗粒径影响，因 箭发动机，目标是最终载人去火星， 此需要后续加工步骤。 批星际飞船之一，设计寿命为使用 1,000 次。选择甲烷是为了在火星上 制造火箭燃料供返程使用。可以采

解决方案是什么？三维打印可以 在设计复杂的高性能应用中更高效 地利用镍基合金，例如 718 合金。

用二氧化碳和氢通过沙巴提耶反应

三 维 打印 可以更 加 简便 地 加 工

制造甲烷，其中氢在高温（最佳温

718 合金，而且可以很好地保持材料

度为 300-400 ℃）高压下通过催化

特性。该工艺避免了焊接和机械加

HYPERGANIC TECHNOLOGIES AG

是采用液态甲烷和液态氧驱动的首

剂与二氧化碳反应，从而生成甲烷 工，因此极大地减少了材料浪费。这 和水。其中一种可以采用的催化剂 种制造方法的好处通过三维打印 是镍。 718 合金火箭发动机的样机得到了 火 星大气中的二 氧化碳 含 量 为 证明。该样机完全是通过人工智能 95 ％，而美国宇航局已经证实火星 上有水存在，这些都是生成甲烷和 氧火箭助推剂以及供 宇航员呼吸 的氧气所需的原料。这颗红色星球

设计，并由德国 Hyperganic 软件公 司开发。 与常规火箭发动机不同――常规

的较低环境温度以及生成液化甲 火箭发动机由单独设计并装配的部 烷、氢和氧所需的低温也需要含镍

件组成，三维打印样机是一个连续

材料。

的整体。它包含燃料和氧化剂燃烧

镍铜合金 K-500（N05500）在低

的燃烧室，以及让燃料循环流动以

温下也具有优良的延展性，而且在

冷却燃烧室并避免过热的表面通道。

纯氧中具有耐燃性。这使之成为为

整体式制作方法保证了最轻的重量

火箭发动机供氧的氧增压泵的优先

和最有效的冷却，使特定火箭达到

选择。

最佳可能的性能。

整体式火箭发动机 凭借高强度和高韧性，718 合 金 （N07718）是一种在飞机涡轮喷气 发动机中使用的可沉淀硬化的镍铬 合金，也用于火箭发动机和压力容 器，能在最低 -250 ℃ 的温度下处理 低温液化气体并实现助推。但 718合

加利福尼 亚大学圣 迭 戈分校的 Vulcan II 火箭项目中，也采用三维 打印来制作 Ignus II 718 合金火箭发 动机。 针对未来每一种新应用，镍都会 助力太空探索更进一步。

One-piece rocket engine, 3D printed using Alloy 718 Alloy 718 is the workhorse of super alloys. A high-strength, corrosionresistant nickel-chromium alloy used in the temperature range of -252 ° to 700 °C (-423 ° to 1300 °F). Its strength and resistance to oxidation at high temperatures make it a top choice for rocket engines. And its ductility at cryogenic temperatures enables its selection for tanks holding liquefied rocket fuel.

案例研究 20 廷塔杰城堡桥 | 13

咨询专家 国际镍协会技术咨询专线问题解答

问 答

问: 我患有镍过敏症，想知道有没有不含镍的皮下注射针头？

答：304型不锈钢（S30400）等所含 下注射针头仅与皮肤接触几秒钟的 的镍是一种必不可少的成分，保证

时间。

了高延展性、可成形性和可焊接性， 以下链 接更加详细地论 述了镍 过 从而保证了皮下注射针头的生产。

敏：

例如，皮下注射针头最早可能是一 nickelinstitute.org/science/humanhealth-fact-sheets/fact-sheet-1-

绕在一个大卷轴上。这个扁条在压

nickel-allergic-contact-dermatitis/

力下穿过一套压型机，形成直径约6 毫米的管状，并对两个边缘进行缝 焊。随着焊接管沿管线移动，它将 穿过一系列逐渐变小的模具孔。随 着直径的减小，管子的强度逐渐增 大，必须经常通过加热来软化。刚 开始的6毫米直径最后减小到0.35毫 米，减小了95％。 随着外径的减小，壁 厚也会减小。 经过最终拉丝步骤之后，经过冷加 工的材料保持高强度、坚硬的状态。

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/

对镍最严重的过敏反应是由长时

请在Twitter上关注我们@NickelInstitute

间与皮肤接触的廉价镀镍首饰引起

请在LinkedIn上加入我们――请访问国 际镍协会主页

的。镀镍会使通过与汗液的接触将 镍释放出来，而304型不锈钢的耐汗 液腐蚀性很高，释放的镍很少，而皮 14 | 案例研究 20 廷塔杰城堡桥

《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。

个18毫米宽、0.5毫米厚的扁条，卷

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

史蒂夫·巴尼特（1954－2020年） 史蒂夫·巴尼特在20 06–2010年

内斯堡处理了一些并购项目。1996

这个艰 难时期担任国际镍协会主

年，移居布里斯班，负责必和必拓

席。在金属行业的辉煌生涯长达四

镍业公司的项目开发以及健康、安

十年之久。他1976年在帝国理工学 全、环保和社区事务，随后在必和 必拓不锈钢材料公司任职，之后加

院取得了冶金学硕士，随后在Davy

工艺技术公司和勒斯滕堡白金公司 入国际镍协会。史蒂夫具有国际视野， 任职，1981年加入了必和必拓公司

他才华横溢、魅力非凡、乐观开朗、

的前身，在这里使哥伦比亚的Cerro

精明能干、勇敢无畏，然而于2020

Matoso镍铁合金工厂顺利投产并

年11月4日不幸逝世。整个镍行业的

参与贱金属项目。他在海牙和约翰

朋友和同事都会深深地怀念他。

新出版物

KNOWLEDGE FOR A BRIGHTER FUTURE

海水冷却系统采用的铜合金及不

Copper alloys versus stainless steels for seawater cooling systems – the pros and cons

镍协会顾问罗杰·弗朗西斯撰写的，

A GUIDE TO THE USE OF NICKEL-CONTAINING ALLOYS

锈 钢－优劣势对比》（110 2 7）将 可以帮助设计师和工厂操作员选择 适当的合金。

70/30和90/10铜镍及镍铝青铜等铜 合金，与奥氏体和双相不锈钢进行

可以从www.nickelinstitute.org免 费下载

了比较。这本全新出版物是由国际

UNS详细资料

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

硼

碳

钴

铬

铜

铁

锰

钼

氮

铌

镍

C75700 p. 4

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63.5－ 66.5

0.25 最大值

0.50 最大值

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11.0 －13.5

K93600 p. 10

－

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0.10 最大值

1.0 最大值

0.50 最大值

－

平衡

0.60 最大值

0.50 最大值

－

－

35.0－ 38.0

N05500 p. 13

2.30－ 3.15

－

0.25 最大值

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平衡

2.00 最大值

1.50 最大值

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－

－

N07718 p. 13

0.020－ 0.080

0.006 最大值

0.08 最大值

1.0 最大值

17.0－ 21.0

0.30 最大值

平衡

0.35 最大值

2.80－ 3.30

－

N01555 p. 13

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0.07 最大值

0.05 最大值

0.01 最大值

0.01 最大值

0.005 最大值

－

－

S30400 p. 12,14

－

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0.08 最大值

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18.0－ 20.0

－

平衡

2.00 最大值

S30403 p. 8

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0.03 最大值

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18.0－ 20.0

－

平衡

S31603 p. 16

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0.03 最大值

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16.0－ 18.0

－

S32205 p. 2

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0.030 最大值

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22.0－ 23.0

－

磷

铅

硫

硅

钛

锌

0.10 最大值

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平衡

0.025 最大值

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0.025 最大值

0.35 最大值

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63.0－ 70.0

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0.01 最大值

0.50 最大值

0.35－ 0.85

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4.75－ 5.25

50.0－ 55.0

0.015 最大值

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0.015 最大值

0.35 最大值

0.65－ 1.15

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0.025 最大值

0.005 最大值

54.0－ 57.0

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平衡

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8.0－ 10.5

0.045 最大值

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0.030 最大值

1.00 最大值

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2.00 最大值

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8.0－ 12.0

0.045 最大值

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0.030 最大值

1.00 最大值

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平衡

2.00 最大值

2.00－ 3.00

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10.0－ 14.0

0.045 最大值

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0.030 最大值

1.00 最大值

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平衡

2.00 最大值

3.00－ 3.50

0.14－ 0.20

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4.50－ 6.50

0.030 最大值

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0.020 最大值

1.00 最大值

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案例研究 20 廷塔杰城堡桥 | 15

结构不锈钢助力迎接未来 ALEXANDER SEVERIN建筑摄影

纽约市哈莱姆消防瞭望塔的历史可以追溯到1856年，是美国现存最古老 的铸铁框架建筑物之一，被美国《国家史迹名录》收录。这座建筑物已经 年久失修，而且由于腐蚀和结构移动已接近倒塌。 聘请了 Thornton Tomasetti 结构

有高强度，因此可以减小系杆直径。

师事务所的跨学科修复和改造团队 不锈钢表面进行了温和反光喷砂处 对修复过程进行监督。他们建立的 理，对光线进行散射并降低可见性。 瞭望塔模型表明，原始结构设计存 在不足。经过修复的瞭望塔构件经 过仔细重新装配后，增加了一个精 心设计的不锈钢支撑系统，以便克 服这个结构缺陷并实现保护目标。 系杆交叉支撑指定采用高耐腐蚀 性、高强度的冷加工 316L 型（UNS

这种不锈钢与历史上采用的铁质在 视觉上有明显区别，而且几乎看不 见，因此符合历史建筑保护的要求。 这个修复工程由于突出的保护效 果，获得了 2020 年露西·G·摩西奖， 还获得了纽约市艺术协会最佳修复

S31603）不锈钢。由于这种材料具 大师杰作奖。 16案例研究 | 案例研究 廷塔杰城堡桥 2020 廷塔杰城堡桥