《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期

镍杂志 关于 镍及其应用的专业 杂志 《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期

恰到好处的镍含量 低合金钢中的镍

火星上的镍 SpaceX发射超大型火箭

与Maria Jose Landeira Oestergaard （来自托普索公司）的问答

© 版权所有 皇家加勒比国际游轮有限公司

案例研究 31 皇家加勒比 “海洋偶像号”邮轮

“ 海 洋 偶 像 号”是 皇 家 加 勒比 国 际 游 轮有 限 公司 的 一 艘 邮 轮 。它 于 2024 年 01 月 27 日从迈阿密港启航，船长 365 米，宽 50 米，总吨

位 248663 吨，是目前全球最大的邮轮。该船配备了 2350 名船员，在

Stalatube公司用于此项目的产品包 括：

316L型（UNS S31603） （EN 1.4404） 空心型材，尺寸 100×60×5.0毫米和 100×100×5.0毫米 316Ti型（UNS S31635） （EN 1.4571） 空心型材，尺寸 80×60×5.0毫米

316型（UNS S31600） （EN 1.4401）焊 接空心型材，尺寸 120×80×5×6000 毫米，带有两条纵向焊缝

双人入住每个房间的情况下，可容纳 5610 名乘客，最大载客量可达

7600人。

含镍不锈钢材料被选用于制造该 游轮的某些部件，以应对最严酷

里 /小时）的强风 。同时，风挡的

不锈钢产品制造商 Stalatube 公

具有足够的刚性，还要具有耐海

的气候条件。

司与其长期合作伙伴、海事行业

玻璃板非常沉重，要求立柱不仅

水环境腐蚀的能力。不锈钢结构

供应商Tuteka公司合作。Stala- 产品还被用于建造船上锥形通风 tube 公司为 Tuteka 公司提供了 管道，这些通风管道也被融入到

用于 船上 扶 梯 栏 杆 和 玻 璃 风 挡 了船舶的视觉设计当中。合作伙伴 的不锈钢梁和型材，这些风挡被 正在为未来几年在芬兰的迈尔图

用于邮轮上层甲板的水上乐园区 尔库造船厂建造的两艘新型邮轮 域。风挡设计用于抵御极端天气

2 || 《镍杂志》 2024 第 2 《镍杂志》第 第39 39卷， 卷， 2024年， 年， 第22期期

条件，例如 270 公里/小时（170英

做准备。

编者按： 恰到好处的镍含量 开发新合金是一项复杂的工作。确定合金元素的组合，以生产出适用于

特定应用的最佳合金钢，既是一门艺术，也是一门科学。对于冶金师和工 程师来说，找到适合特定应用的“恰到好处”的镍含量是一个难点。因为

其目标是需要达到最佳的镍含量，以提供所需的性能，同时确保性价比 最佳。正如下表所示，通常只需少量镍便能起到关键作用——为合金增

RICHARD-WOODGETT

加所需的韧性、强度、耐温性和可焊接性。在本期《镍杂志》中，我们将重

点介绍为了应对日益增高的海上风力发电机需求而如何努力寻找最佳合

15 12

每种合金钢中镍的平均含量（%）

珊瑚温室

14.3%

9

1.2%

1.2%

1.1% 高强度钢

1.0%

0.6%

1.5% 合金钢平 均值

1.8%

可热处理钢

低温钢

马氏体钢

0

表面硬化钢

3

压力容器钢

6

耐水钢

7.3%

装甲/防 护钢

合金钢中镍的平均含量

©版权所有 SMR——钢铁与金属市场研究有限公司 2023年/国际镍协会

金材料。

含镍不锈钢为水下温室提供了稳定 的框架，为珊瑚和海洋生物在澳大 利亚的大堡礁和约翰·布鲁尔礁上 的生长提供支持。

可以说，太空旅行的恶劣条件甚至比强腐蚀性的海洋环境更加苛刻。请 转到第8页的文章，了解埃隆·马斯克是如何依赖含镍不锈钢来让他的星 舰飞得更远——前往火星并安全返回。

与此形成对比的是，含镍不锈钢在挑战性条件下的另一种妙用。英国雕 塑家 Jason deCaires Taylor 在澳大利亚的水下艺术结构，如本杂志背

部封面所示，这种结构为生命力脆弱的物种提供了庇护。我们看到了他这

个12米深的“珊瑚园艺”海洋温室。

这些只是一些例子，可以展示恰到好处的镍使用量如何帮助我们在更高、

更远和更深的领域取得进展。 Clare Richardson

《镍杂志》主编

《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期 | 3

案例研究31

皇家加勒比“海洋标志号”邮轮

03

编者按 恰到好处的镍含量

04 06

镍的杰出应用 镍的加工处理 红土镍矿和硫化镍矿

08

SpaceX 超大型火箭

镍要闻

要闻

02

目录

镍助力火箭发射

10

托普索公司 Maria Jose Landeira Oestergaard 博士访谈

12

恰到好处的镍含量

13

KOREA INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY (KIST)

低合金钢中的镍 镍合金 镍钛合金：会记忆的金属

14 15 15 16

技术问答 为什么是镍？ UNS 详细资料 水下博物馆 Jason deCaires Taylor

《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：Gary Coates、Richard Matheson、Geir Moe、 Kim Oakes、Lyle Trytten、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， 但国际镍协会及其成员、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，对期刊中的不承担任 何责任和义务。 ISSN 0829-8351 Hayes 印刷集团用再生纸在加拿大印刷 图库制作人员： 封面：bytecodeminer 第6页 iStock©enviromantic 第12页 iStock©ratpack223

4 |《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期

改善双功能催化剂

一组韩方研究人员设计了一种创新的方法，使用双功能铂镍合金催化剂 来提高电极的可逆性和耐久性。来自韩国浦项科技大学和延世大学的团 队与韩国科学技术研究院（KIST）清洁能源研究中心合作，用双功能铂 镍催化剂替代了单独的催化剂。这些新创建的合金催化剂具有八面体结 构，能够同时进行氧还原和生成反应。这项研究为双功能催化剂的发展 提供了新的方向，这对于电化学能量转换是一项重要技术。未来，它还将 有助于电化学系统（如一体式再生燃料电池（URFC））的商业化和碳中 和。

可持续性指导原则

在印度的首次 使用 这座高达 �2 米的建筑是印度首个

不锈钢双曲面框架建筑，体现了工 匠们的创新 精神，同时具备抗 震

和节能特性。这座大楼是 United

I nd i a I n s u r a nc e 公司的 新总 部，位于金奈市，使用了约 �000 吨

人们对镍作为能源转型和可持续出行中关键材料的战略重要性的认

3��L（S3��03）级高质量不锈钢，

具有独特的曲线轮廓。该建筑重新 定义了传统建筑设计，其结构中没

知正在加深。全球范围内，镍的产量正在上升，包括在那些对镍及其

有任何柱子。而不锈钢框架则作为

知识和专业经验，这些经验为可持续性指导原则的开发提供了依据。

Jindal先生（来自 Jindal 不锈钢公

负责任使用知识较少的地区。国际镍协会在超过�0年的时间里积累了

建筑的主要承重结构。Abhyuday

这些原则旨在为企业提供镍行业专门的指导，帮助它们在实现更高的

司）表示： “这是一座由玻璃和不

行动。新的出版物可在 www.nickelinstitute.org 上获取，包含有用

视觉盛宴。”

环境、社会和治理（ESG）标准，并激励整个镍行业及其价值链采取 的资源和参考资料。

锈钢构成的建筑奇迹，绝对是一场

适用于海水的新涂层

Sigma Fasteners、Dipsol 和 Integran 这三家美国公司携手开

发了一种纳米结构锌镍涂层系统，为海上石油和天然气，这些具有 挑战性条件需求的行业提供了创新的解决方案。该工程涂层的商 题，同时显著提高性能并降低生命周期成本。利用专有技术，该涂

层通过脉冲电沉积法在碱性锌镍镀浴的化学环境中进行生产。其

优点包括提高了硬度、耐腐蚀性、出色的涂层附着力、尺寸的高度

一致性、无氢脆化现象以及优异的表面光洁度。Steve Cabral（ 来

CONSTRUCTION CATALYSERS PVT. LTD.

SIGMA FASTENERS公司，INTEGRAN科技公司 ©2023年 版权所有

标为ZNnGard™，旨在取代传统的镉，从而消除环境和工人安全问

自 Sig m a Fa s tener s

公 司 ）表 示 ：“ 我 们 很

高兴将这项技 术推向市

场，解决长期存在的问题， 并满足市场需求。”

《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期 | 5

镍工业第2部分 红土镍矿的加工与熔炼

在本系列的第2部分中，我们将深入 探讨红土镍矿（两种主要镍矿石类 型之一）并重点关注熔炼这一最常 见的加工技术。

红土镍矿今天占据了全球镍生产和已知陆地资源的70%以上，并且已成

为镍产量增长最快的来源。 红土镍矿矿体

红土镍矿的矿体是由基岩风化形成

的，水流通过基岩，创造出覆盖原

始岩石的层。其他种类的镍土矿体

可能含有铝（铝土矿）或黄金，其成

分由母基岩和风化程度决定。红土 镍矿源自富含镁的基岩，而硅酸盐

岩中的镍含量较低。在风化过程中，

元素被溶解和迁移，随后重新结晶。 这些过程可以在不到百万年的时间

内形成红土镍矿床，尽管在温带和

红土镍矿熔炼

回 转 窑 电 炉（ R K E F）是 当前 主

流的冶 炼方 法，已经 较少使 用高 炉。RKEF 的工艺流程由三个主要

步骤组成：干燥、还原和熔炼。一 般以腐泥土矿为常规原料，也可以

熔炼褐铁矿。大多数设施遵循以下

流程，但也有例外。 RKEF 工艺流程

将制备好的矿石（根据需要破碎和 混合）放入回转干燥机中进行干燥

处理，这一步骤通常用煤或天然气

北极地区一些暴露的矿床在十亿多 进行加热，以去除矿石中一些水分，

年后仍未完全改变。

红土镍矿的两种主要加工方法是

熔炼 和高压 酸 浸（H PA L）工艺 。 熔炼工艺主要用于腐泥土矿，以获

得铁镍合金（镍铁 – FeNi，含镍生

干燥温度超过 100°C。其目的是生 产出既无粘性也不扬尘的材料，以

便于下一步的加工。

干 燥 后，矿石被 送 入 回转 窑 进 行

进一步干燥，并开始进行化学加工。

在回转窑中，通过化石燃料的燃烧

铁 – NPI），而 HPAL 工艺主要用于 加入 更多热 量，将温 度 提高 到约 加工褐铁矿或生产更高纯度的终 端产品。

6 | 《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期

900°C。还会添加高碳产品（如无 烟煤）作为化学还原剂，以去除铁

氧化物和镍氧化物矿物中的氧，从 40 MWh/t。大多数炉子需要复杂 而将其转化为金属。也可以添加石

简化后的RKEF工艺

的冷却系统，以确保延长炉衬的寿

湿矿石 （腐泥土） 热能煤

灰石，来调整熔炼的化学成分。这 命。 两组热滚动设备均会产生灰尘，必 须从 通风气体中对细小固体颗粒

进行捕集和回收，这在灰尘捕集方

面和将灰尘与新 鲜原料混合方面

增加了复杂性。

熔炼过程能耗非常高，使用化石燃

料提供热能和化学还原，以及发电。 煤燃烧产生的空气污染与火力发

添加的电力，加到窑中的碳的持续

全生命周期理论

应，矿石在约 1500°C 的温度下熔

化。最终结果是液态“金属化”的

铁镍产品，沉入炉底并被取出，而 较轻的炉渣材料则漂浮在上面。熔

回转窑 ≈ 800 °C—1000 °C

地控制即可。所产生的炉渣的材料

状态相对稳定，通常可以作为建筑

反应，以及缓慢消耗的碳电极的反

电极糊 电力

材料使用。

熔炼炉

对于像镍这类可以被高度回收的金

≈ 1500 °C

属，与初始生产环节相关的环境影

炉渣

响可以随着时间的推移而被慢慢弱

铁镍/含镍生铁原料

化，这取决于镍在一个产品周期结

回转干燥机的直径通常为 3~5 米，长 度为 30~50 米，而回转窑的长度可以 超过 100 米。

融的铁镍合金经过精炼，以去除对 束时（例如，镍电池或含镍不锈钢） 后续钢铁制造过程有害的物质，然 被回收的频率以及在其他产品中再

后转化为固体形态以便运输，或者 利用的情况。镍的完整“生命周期” 在一些最近的一体化操作中，热运 通常远远长于包含其的产品的生命 输至钢铁制造环节。

周期。

大型旋转设备必须在高温下和维

在下期的《镍杂志》中，我们将关注

行。电炉需要非常大的连续电力供

以满足电池市场对行业中游镍产品

护良 好 的 回 转 窑 系 统 上 持 续 运

应，一些设施生产镍所需电力高达

热煤

电厂类似，只要金属含尘能被很好

已经部分还原的热矿石随后被送

入电炉，最终完成化学还原。通过

还原煤

回转干燥机： ≈ 120 °C

HPAL 工艺，该工艺正在扩大产能， 的需求。

红土镍矿床的典型成分

矿物类型

典型品位 铁

氧化镁

镍

铁砾岩 （覆盖层）

>50%

<0.5%

<0.5%

褐铁矿 （HPAL原料）

40~50%

0.5~5%

0.8~1.5%

过渡矿

25~40%

5~15%

1~2%

腐泥土 （熔炼原料）

10~25%

15~35%

1.5~3%

基岩

5%

35~45%

0.30%

《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期 | 7

镍助力火箭发射 SPACEX发射超大型火箭 美国国家航空航天局（NASA）寄 希望于星舰的成功，以将人类带回 月球 。上 一次 执行 载 人 登 月任 务 的飞船还是 1972 年时的阿波罗17 号。SpaceX 的目标不仅是将人类送 回月球，还要进一步前往火星。

这些测试飞行为学习和推进项目的成功要素提供了平台。第四次发射标

志着一个重要的里程碑，因为这是有史以来尺寸最大、最强劲的火箭。

星 舰由两部分 组 成：超 级 重 型助

耐热性的 718（N07718）镍合金。

300 系列的含镍不锈钢制成。早期

质进行打造，因这种材料具有高拉

推 器和星 舰飞 船。其 主要 结 构由 最初，火箭原本计划使用碳纤维材 原型采用304L（UNS S30403）制

伸强度和低密度。然而，在 2018 年

造，虽然该材料可能仍在使用，但 12 月，结构材料改为300系列不锈

SpaceX 已暗示，最终所采用的材 钢。埃隆·马斯克列举了这一变化的

料可能是经过了特性优化的 300 系 几个原因，包括不锈钢的成本更低、

列的变型。

制造更简单、其在低温下的强度更

两个阶段都配备了猛禽火箭发动机， 高，以及其耐高温的能力。

燃烧室中使用了具有卓越的强度和 马斯克表示，碳纤维的价格极其昂

SPACEX

在火星上的生活将会是右图中所展 示的这个样子吗？

8 | 《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期

SPACEX

贵，每公斤（2.2磅）就要约 135 美 于火箭旨在可重复使用，也容易进

元，而且在切割和成型过程中，高

行维修。

达 35% 的材料可能会被浪费。不锈

总体而言，含镍不锈钢帮助星舰实

生的废料非常少。

火箭两个部分可重复使用，增加进

抵御再入过程中遭遇的高温，从而

并创建适用于各种空间任务的大

此外，其制造过程也更加简单和迅

最新的火箭发射已圆满成功，这无

筒进行制造的，这与常规制造不锈

命—— 在月球和火星上建立人类定

钢的成本每公斤不到3美元，且产 现其主要目标：控制发射成本，使

减少对热保护绝缘材料的需求。

速。它是通过堆叠和焊接不锈钢圆

钢罐的焊接工艺没有太大区别。由

规模生产管道。

疑进一步推动了 SpaceX 的崇高使

居点。

SPACEX

不锈钢还具有高熔点的特性，能够 入轨道的有效载荷，促进发射频率，

从上往下依次是： 星舰飞船， 超级重型助推器， 猛禽火箭发动机

《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期 | 9

MARIA JOSE LANDEIRA OESTERGAARD博士访谈 托普索公司卓越运营部高级经理 丹麦科技公司托普索公司以其在化工和炼油行业中催化方面的专长和

先进技术而闻名。所以我们采访了该公司的材料专家、托普索公司卓越

运营部高级经理 Maria Jose Landeira Oestergard 博士，谈论了镍在 托普索公司工艺中的作用以及她对材料行业的热情。 问：请跟我们谈一谈您自己，以及

COLLIN RICHIE摄影工作室

您对材料感兴趣的原因。

部材料与腐蚀培训，这些培训在丹

更多的就业机会。在大学期间，我

按需进行，平均每一年半举办一次。

专攻电化 学。我 对 如 此 小 的 粒子

（如电子）竟能主宰所有化学反 应

麦、印度以及其他托普索公司分部 问：请告诉我们更多有关托普索公

而感到痴迷。电化学使我对腐蚀现

司的信息，以及镍在贵公司所开创

读了 Fontana & Greene 的《腐蚀

托普索公司对可持续发展的承诺

象产生了浓厚的兴趣，尤其是在阅

技术中的作用。

的 8 种形式》之后。我的博士研究

体现在其研发重点上，致力于创造

行研 究，这也 为我在 水 泥 生 产 商

再生资源使用的技术。我们的创新

了基础。

源短缺。托普索公司在支持向更加

是在脱硫厂进行的，对腐蚀现象进

FLSmidth公司的第一份工作奠定 问：您是什么时候加入托普索公司 的？

在 2001 年，我是第一位材料与腐

蚀工程师，评估公司是否有必要将 此 类专业 知 识引入内部 。我 很快

意识到，对于非材料工程师的培训 10 | 《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期

相互理解。因此，我建立了公司内

我选择走科学与技术的道路是经 过 深 思熟 虑的。化学似乎能提 供

Maria Jose Landeira Oestergaard， 托 普 索公司卓越 运 营 部 高级 经 理

需求巨大，这样我们才能在沟通中

能够降低温室气体排放并促 进可 解决方案旨在应对气候变化和资

可持 续 和环保的工 业环境转型方 面发挥着至关重要的作用，通过提

高能效和开发清洁能源替代方案。

公司早期的成功事项始于 1948 年，

当时公司开发了第一款镍催化剂。

如今，托普索公司提供广泛的镍基

催化剂和工艺技术，这些技术对于 合金还必须能够承受启动、停机以

从原油和废料中生产清洁燃料、去 及温度和压力的波动。 除电厂有害排放以及提高工业过

程效率至关重要。

问：能举几个例子么？

基于数十年的科学研究和创新，我

们正在重点关注以下几个领域：绿

色氢气；将可再生电力转化为绿色 燃料和化学品的工艺；碳捕集与利

镍合金在高氯化物 浓度的加氢 处

理环境中的潮湿环境，或在一些合

成气技 术中非常高温的干燥环境

中尤为重要，比如一些燃烧器组件。 问：你工作中最有趣的部分是什么？

未来可能让你感到兴奋的是什么？

用；更加可持续的化学品和燃料电 在我之前担任材料专家和经理的

化学生产过程；以及生物质转化。

问：托普索公司的工艺中广泛使用 哪些含镍材料？为什么？

含 镍材料 在托 普索公司的许多工

艺中是不可或缺的，主要是由于其

催化特性和在极端条件下的耐用

性。

例如：

加氢处理催化剂：镍是炼油行业里

大多数加氢处理催化剂中的关键

成分。它协助从原油中去除硫、氮

和其他杂质，其优异的催化特性增

角色中，最令我兴奋的工作是为严

Maria 女士给希望从事材料相关 职业的年轻人的建议：

苛环境匹配最合适的合金，并进行 故障分析，以及为托普索公司的技

1. 永 远保持好奇心。要对新想法保 持开放，并勇于挑战现状。

术积累关于材料及其降解 机制的

知识。我的目标是根据托普索公司

2. 行 动前要思考。当我们面临挑战 时，常常会觉得通过做某事能改 善情况，但这可能导致我们没有 选择 最聪明的解决办法来完成 任务。

现有的和新的技术，建立一支材料

与腐蚀领域的专家团队，使我自己 能够脱离当前的职务。

建立一个由冶金师、焊接工程师和

3. 对于女性来说，表达自己的想法 和观点、展示自己的价值非常重 要。 “科 学只适合男性”的刻板 印象依然存在。在某些国家，女 性科学家是不被大众所接受的， 换个角度说，只有在我们展示了 自己的知识和能力后才能受到重 视。

有限元专家组成的专家部门，这可 以让我感到非常有成就感，尤其是 在团队分布于三个不同地区的情况

强了生产低硫柴油、汽油和喷气燃 下，团队精神依然非常强大。

料等更清洁燃料所需的氢化反应。 在我目前的卓越运营部的团队角色

重整催化剂：镍基催化剂广泛用于 中，我喜欢在托普索公司专利设备 蒸汽甲烷重整（SMR）中以生产氢

气。镍能有效促进甲烷和蒸汽转化

的价值工程和 FMECA（故障模式、

影响和危害性分析）中规划和促进

为氢气和一氧化碳的过程，这一过 项目。激励团队在不影响质量和可 程 对多种工业应用的氢气 生产至 靠性的情况下，积极参与设计改进， 关重要。

问：托普索公司使用不锈钢和镍合

金的其他用途是什么？

创造有价值的结果，并将其呈现给

相关利益相关者，这让我感到非常 兴奋。

4. 选 择一项活动/爱好/富有激情的 事情。通常，工作场外的学习可 以直接应用于工作情况，并帮助 材料专家成为一个完整的人。

我相信我们应该遵循 Topsoe 博士 的愿景，努力让这个世界变得比我 们来时更美好。我每天都会在工作 和生活中尽力为实现这一愿景贡献 自己的力量。

我们根据给定环境中的潜在降解 未 来，我 希望根本原因分析团队、

机制和室温及高温所需机械性能 价值工程团队和 FMECA 团队均 选择所有设备和管道的合金。这些

能不断壮大。

《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期 | 11

恰到好处的镍含量 低合金钢中的镍 许多人会惊讶地得知，低合金钢的开发工作仍在积极进行。难道我们没

有掌握所有关于钢材的知识吗？毕竟钢材已经被生产和使用了数千年。 然后，我们确实对其有很多了解，但在新的应用场景中，仍然需要具备超 越现有极限的钢材。

以海上风力发电机塔为例，它们必 焊接性产生显著负面影响。镍改善 须应对极端的天气条件。它们需要 了基材和焊接热影响区（HAZ）的

承受来自风和波浪的循环应力，以

及 耐受 严寒 和高温 。它们 还 需 要

疲劳特性。

然而，镍在低合金钢中的作用是复

具备一定的耐腐蚀性，最重要的是， 杂的，尤其是在与其他合金元素结

焊接后必须保持这些性能。为支撑 合时。确定最佳的镍含量以最大化 越来越大的机舱，塔的壁厚可达到 成本效益是一项挑战。为此，国际

150 毫米，高度可达 140 米或更高。 镍协会和两家主要的钢板生产商 众所周知，镍赋予钢材卓越的特性， 正在积极应对。

其中最重要的一个是改善韧性（即 基于当前在风力涡轮塔中使用的 缺乏脆性），特别是在低温下。镍还 合 金，他 们 正在合 作 开展 一项 为

可以提高合金的强度。

期 三年 的 重 大研 究 项目，研 究 镍

并且，镍是唯一一种能够同时改善 对厚钢板（包括焊接部件）的HAZ

这两种特性的合金元素，而不会对 和疲 劳性能的影响。Sa l zg it ter Mannsmann Forschung 正在进

400

右侧的图表显示，仅需极少量的镍 （0.30% 含量）就能显著改善普通碳 钢的低温韧性。

夏比V型缺口冲击实验后得出 的能量数值（单位：焦耳）

350 300

%Si 0.38 0.30

%Mn 1.50 1.50

%Ni – 0.30

%Nb 0.02 0.02

行这项研究，且在第一年就已取得了

一些有用的成果。目前他们正在寻

250

找更多合作伙伴。其目标是开发一

200 150

种符合现有规范、具有增强特性且

100 50 0 -120

12 | 《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期

%C 0.11 0.11

-100

-80

-60 -40 -20 温度（℃）

0

20

40

成本更低的合金，确保镍的含量恰

到好处。

镍钛诺 会记忆的金属 WWW.THINOPTICS.COM/FLEXIBLE-READING-GLASSES

镍钛诺（UNS N01555）是由镍和钛组成的金属合金，这两种元素的原子

百分比大致相等（镍的重量百分比为 55% 至 56%）。镍钛诺具有独特的

形状记忆（SM）和超级弹性（SE）的特性。其形状记忆特性使其可以被

弯曲，但在加热超过“相变温度”后能够恢复到原始结构。 这 些特性源于相变（晶 体结 构的

对合金成分进行小幅调整，可以显

变化）。在相变温 度以下，微观结

著改变其 相变温 度 。镍钛 诺的相

上，则称为奥氏体。

+110°C（−4°F到 230°F）的范围内。

超级弹性，这是由于在受压区域形

来越多地利用镍钛诺的特性，包括

马氏体会恢复到未变形的奥氏体

架 。医 疗专用支 架需要 被 强 力压

应 变 而 不发 生 永久 变 形，而镍钛

压缩去除时，它会弹出并支撑、保

构被称为马氏体，而在这一温度以

变温度可以控制在大约 −20°C 到

镍钛诺在其相变温度以上表现出了 在医疗保健和医疗器械领域，也越

镜框中梁为镍钛诺材质

成了马氏体。当应力去除时，这种 耳部植入物、眼镜框和医疗专用支

诺可以承受高达 8% 的应变并恢复 到原来的形状。

同样，形 状 记忆使镍钛 诺 在 变 形

后 能 够 恢 复 到 其 原 始 结 构 。为了 固 定 原 始 的“母 体 形 状 ”，合 金

必 须保 持在特 定位 置，并加 热到

约 500°C（930°F）。这个过程称

为定 型。当镍钛 诺在其 相变温 度

以下 变 形 时，它 将恢 复 到 原 始 形 状。将镍钛诺简单加热，会使马氏

体 转变回未变 形的奥氏体 。通 过

缩以便能够插入患者的动脉，而当

持动脉的开放。

维基共享资源

状态。大多数金属只能容忍很小的

浸入热水后恢复形状的变形回形针

镍钛诺材质的医疗专用支架可以在 固定温度下进行制造，在另一种温 度下则可以使其被压缩、折叠地得 更小，然后插入患者的动脉中。而患 者体内的温度将材料加热到其既定 相变温度以上，则其会恢复到原始 大小。

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咨询专家 国际镍协会技术咨询专线 问题解答

问 答

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选材者提 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。

问：316L 不锈钢适合用于含有 20 mg/l（ppm）氯化物的饮用水热水 箱吗？

答：氯化物对所有等级的不锈钢都 个封闭系统，顶部有蒸汽空间。经

是一个问题，因为有导致点蚀的可 过蒸发后，会将氯化物带入蒸汽空

间，随后在表面沉积并随时间浓缩。

能性，但每种不锈钢的耐腐蚀程度

如果该蒸汽空间的表面没有定期通

因其成分而异。增加铬和钼的含量

有助于提高其耐腐蚀性。但还有许 过喷洒水或让水在罐内冲洗表面

来清洗，氯化物最终可能浓缩到足

多其他因素，如pH值、氧含量、表

面光洁度、流体中的其他污染物以 以导致点蚀的水平。此外，在超过

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 X 上关注我们@NickelInstitute 请在LinkedIn上加入我们⸺请访问国 际镍协会主页 请在国际镍协会YouTube频道观看镍相关视频 www.youtube.com/user/NickelInstitute

的氯化物。然而，热水罐通常是一 锈钢将是合适的材料。

在蒸汽空间中，罐壁上氯化物的积聚和酸度的增加趋势 10,000 17 个月 15 个月

1,000 6 个月 3 个月

100 液体 相位

10 8

7

6

5

增加酸性（pH值） 14 | 《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期

来自日本的一项研究结果

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

为能够抵御高达1000 mg/l（ppm） 采取措施防止氯化物浓缩，31�L 不



WWW.NICKELINSTITUTE.ORG

在常温水的情况下，31�L 通常被认 化物应力腐蚀裂纹的可能性。如果

氯化物浓度（ppm）

网络版

《镍杂志》

及温度，都会影响点蚀现象的发生。 �0°C（140°F）的情况下，还存在氯

4



3

2

1

0

为什么是镍？

从纳米线到不锈钢合金，镍的存在形式多种多样。但是，镍的哪些特性是其成为日常用品中 必不可少的元素？

镍在高速公路桥梁中的应用

钢筋（强化钢筋）被广泛应用于混凝土结构中，以增强其强度。

为什么呢？混凝土在受压时强度高，但在拉伸时则较弱，容易开裂。然而， 钢在这两种情况下，强度都很高，不容易在正常温度下发生断裂。 在高速公路桥梁中，这两种强度都是必需的，因此在浇筑混 凝土之前，会先铺设钢筋。这使得桥梁能够承受大通量的 交通情况。 而盐，对钢铁是有害的。路盐或海盐可以渗透到混凝土，腐蚀钢 筋。腐蚀会导致混凝土路面开裂和脱落，从而在需要维修时造成 交通拥堵。 我们可以通过使用含镍的不锈钢钢筋来防止腐蚀。镍有 助于增强钢筋的强度和抗盐能力，使其使用寿命超过 100 年。 有了含镍的钢筋，你就可以更快、更安全地到达目的地。

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

C碳

Co钴

Cr铬

Cu铜

Fe铁

Mn锰

Mo钼

N氮

Nb铌

Ni镍

P磷

S硫

Si硅

Ti钛

N01555 第13页

最大 0.07

最大 0.05

最大 0.01

最大 0.01

最大 0.05

–

–

–

最大 0.05

54.0– 57.0

–

–

–

剩余百分 含量

S30403 第8页

最大 0.030

–

18.0– 20.0

–

剩余百 分含量

最大 2.00

–

–

–

8.0– 12.0

最大 0.045

最大 0.030

最大 1.00

–

S31600 第2、16页

最大 0.08

–

16.0– 18.0

–

剩余百 分含量

最大 2.00

2.00– 3.00

–

–

10.0– 14.0

最大 0.045

最大 0.030

最大 1.00

–

S31603 第2、5页

最大 0.030

–

16.0– 18.0

–

剩余百 分含量

最大 2.00

2.00– 3.00

–

–

10.0– 14.0

最大 0.045

最大 0.030

最大 1.00

–

S31635 第2页

最大 0.08

–

16.0– 18.0

–

剩余百 分含量

最大 2.00

2.00– 3.00

最大 0.10

–

10.0– 14.0

最大 0.045

最大 0.030

最大 1.00

最小碳氮含 量和的5倍 最大 0.70

《镍杂志》第 39 卷，2024 年，第 2 期| 15

CAT VINTON

珊瑚温室 珊瑚温室是澳大利亚首个、也是全球唯一的水下博物馆，由英国雕塑家

Jason deCaires Taylor 创作，获得了吉尼斯世界纪录，成为全世界最 大的水下艺术结构。

珊瑚温室总重达 1�5 吨，由耐腐

蚀的 31� 牌号（S31�00）不锈 钢 温 室中的珊瑚是在当地儿童模 型 制 作 的一系 列雕 塑 上 进 行 繁 殖 的。 委托方：澳大利亚汤斯维尔市，由 州和联邦政府提供资金支持。

材料：含镍不锈钢、锌、pH 中性水 泥、玄武岩和骨料

位 置：太平洋澳 大利亚约翰·布鲁 尔礁

深度：12 米

安装日期：2019 年 16《镍杂志》 | 《镍杂志》 卷， 2024 年， 2期 第第 3939 卷， 2024 年， 第第 2期

底部有一个大型水泥基座和集成

的旋风系绳，而其三角形截面经过

和 pH 值中性的材料建构而成。它 工程设计，使其重心非常低，以确保

位于约翰·布鲁尔礁的海底，完全

稳定。此外，抬高的梁段对波浪能

艺术家解释说，这种生物形态的框

生物和成群的鱼类提供了理想的高

海洋科学、珊瑚园艺、水下和环境

护所”位于澳大利亚汤斯维尔市区

淹没在 1� 米深的海水中，高度12米。 量的阻力最小，同时为过滤喂食的 架模仿自然的模式， “突显出包括

架基底。这个宏伟的“海洋生物庇

艺术以及建筑等多个 领域的多样 以外约80公里的地方，为小鱼提供

性。它为理解大堡礁及其生态系统 了复杂的矩阵结构以躲避捕食，并 提供了一个起点和新的视角。” 为 为章鱼和海胆提供了日间躲避捕食

了在恶劣天气条件下保护温室，其

的玻璃围合空间。