鈷基合金材料的用途,稀缺嗎,重要嗎

時間 2022-02-01 00:53:59

1樓:匿名使用者

鈷是小金屬,是一種非常稀缺的資源,有「工業味精」 之稱,是重要的戰略資源之一。世界鈷儲量約為710 萬噸。主要集中在剛果(金)、澳大利亞、古巴,三國儲量約佔世界鈷總儲量的83.

1%,其中剛果(金)佔世界儲量的47.9%。其餘的少量分布在尚比亞、俄羅斯、加拿大等。

鈷是中國嚴重短缺的九種礦產資源之一。中國鈷礦資源不多,主要伴生在銅、鎳、鐵礦中,獨立成礦的鈷礦物僅佔全國保有儲量的4.70%。

中國已探明鈷金屬儲量僅47萬噸。

電池材料是鈷的最主要消費材料,佔鈷總消費的60%左右。鋰離子電池的主要構成材料包括電解液、隔離材料、正負極材料等。鈷是鋰電池最常見的金屬材料之一。

鋰電池主要用於手機領域、筆記本領域、電動自行車和新能源汽車領域。未來新能源汽車將成為帶動鋰電池需求的主要增長點。鈷的另乙個主要用途在生產耐高溫、耐熱、耐腐的硬質合金。

硬質合金是由硬質(鎢、鈦)顆粒和韌性較好的材料(鈷、鎳)擠壓粘結而成的。硬質合金廣泛用作刀具材料,如車刀、銑刀、刨刀、鑽頭、鏜刀等,用於切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材,也可以用來切削耐熱鋼、不鏽鋼、高錳鋼、工具鋼等難加工的材料。硬質合金還可用來製作鑿岩工具、採掘工具、鑽探工具、測量量具、耐磨零件、金屬磨具、汽缸襯裡、精密軸承、噴嘴等。

高溫合金是金屬鈷的另乙個消費領域之一,2011年高溫合金佔全球鈷消費接近20%而中國僅有4%。未來在中國的消費比例也會越來越大。高溫合金(又叫超級合金)是在600-1200℃高溫下能承受一定應力並具有抗氧化或抗腐蝕能力的合金。

高溫合金的消費中,航空航天、能源推進、工業、汽車行業和其他領域分別佔比64%、24%、5%、3%、2%和2%。航空航天發動機是高溫合金行業在航空航天領域最主要的消費部分。磁性材料是金屬鈷的又一用途。

磁性材料在電子工業和其他高科技領域起著非常重要的作用。鈷可以作為高檔的玻璃和陶瓷的色彩染料。作為國內傳統的鈷的消費領域,鈷在玻陶行業的使用量一直比較平穩。

鈷還廣泛用於石油冶煉中的各種加氫催化劑。鈷基催化劑比如醋酸鈷在合成催化劑中具有重要地位。

鈷用途多樣且廣泛決定了鈷的消費需求整體呈現一定剛性,不隨強週期行業的景氣度波動。鈷的工業消費方面,未來新能源汽車將成為帶動鋰電池需求的新增長點,傳統的膝上型電腦、可攜式電器、手機等市場也將進一步發展。航空航天業的發展將帶動鈷在高溫合金行業的需求增加,高溫合金行業是未來帶動鈷的工業需求之一。

鈷基合金的效能

鈷基合金的發展歷程

2樓:血色薔薇

鈷基高溫合金發展過程 20世紀30年代末期,由於活塞式航空發動機用渦輪增壓器的需要,開始研製鈷基高溫合金。1942年﹐美國首先用牙科金屬材料vitallium (co-27cr-5mo-0.5ti)製作渦輪增壓器葉片取得成功。

在使用過程中這種合金不斷析出碳化物相而變脆。因此﹐把合金的含碳量降至0.3%,同時新增2.

6%的鎳,以提高碳化物形成元素在基體中的溶解度,這樣就發展成為ha-21合金。40年代末,x-40和ha-21製作航空噴氣發動機和渦輪增壓器鑄造渦輪葉片和導向葉片,其工作溫度可達850-870℃。1953年出現的用作鍛造渦輪葉片的s-816,是用多種難熔元素固溶強化的合金。

從50年代後期到60年代末,美國曾廣泛使用過4種鑄造鈷基合金:wi-52,x-45,mar-m509和fsx-414。變形鈷基合金多為板材,如l-605用於製作燃燒室和導管。

1966年出現的ha-188,因其中含鑭而改善了抗氧化效能。蘇聯用於製作導向葉片的鈷基合金∏k4﹐相當於ha-21。鈷基合金的發展應考慮鈷的資源情況。

鈷是一種重要戰略資源,世界上大多數國家缺鈷,以致鈷基合金的發展受到限制。

鈷基合金的牌號組織

3樓:上海君木鋼鐵集團

鈷基高溫合金的典型牌號有:hayness188,haynes25(l-605),alloy s-816,umco-50,mp-159,fsx-414,x-40,stellite6b等,中國相應牌號有:gh5188(gh188),gh159,gh605,k640,dz40m等。

我國對鈷基高溫合金研究比較深入。與其它高溫合金不同,鈷基高溫合金不是由與基體牢固結合的有序沉澱相來強化,而是由已被固溶強化的奧氏體fcc基體和基體中分布少量碳化物組成。鑄造鈷基高溫合金卻是在很大程度上依靠碳化物強化。

純鈷晶體在417℃以下是密排六方(hcp)晶體結構,在更高溫度下轉變為fcc。為了避免鈷基高溫合金在使用時發生這種轉變,實際上所有鈷基高溫合金由鎳合金化,以便在室溫到熔點溫度範圍內使組織穩定化。鈷基高溫合金具有平坦的斷裂應力-溫度關係,但在1000℃以上卻顯示出比其他高溫下具有優異的抗熱腐蝕性能,這可能是因為該合金含鉻量較高,這是這類合金的乙個特徵。

鈷基高溫合金中碳化物的熱穩定性較好。溫度上公升時﹐碳化物集聚長大速度比鎳基合金中的γ 相長大速度要慢﹐重新回溶於基體的溫度也較高(最高可達1100℃)﹐因此在溫度上公升時﹐鈷基合金的強度下降一般比較緩慢。

鈷基合金有很好的抗熱腐蝕性能,一般認為,鈷基合金在這方面優於鎳基合金的原因,是鈷的硫化物熔點(如co-co4s3共晶,877℃)比鎳的硫化物熔點(如ni-ni3s2共晶645℃)高,並且硫在鈷中的擴散率比在鎳中低得多。而且由於大多數鈷基合金含鉻量比鎳基合金高,所以在合金表面能形成抵抗鹼金屬硫酸鹽(如na2so4腐蝕的cr2o3保護層)。但鈷基高溫合金抗氧化能力通常比鎳基合金低得多。

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