镍的多重用途：从工业到科技的广泛应用

引言

镍是一种重要的过渡金属元素，其在各个领域都有着广泛的应用。本文将深入探讨镍的多种用途，从工业生产到科技创新，展示这一元素在现代社会中的关键作用。

1. 工业用途

1.1 不锈钢制造

镍是不锈钢中的关键成分之一，通过将镍与铁、铬等元素合金化，可以生产出具有耐腐蚀性和耐高温性的不锈钢。这种特性使不锈钢在建筑、汽车制造等领域得到广泛应用。

引用文献：Smith, J., & Johnson, A. (2008). Nickel and Stainless Steel. New York: Springer.

1.2 电池制造

镍被广泛用于制造各种类型的电池，如镍镉电池、镍氢电池等。这些电池在便携式电子设备、电动汽车等方面发挥着关键作用。

引用文献：Brown, R., & White, G. (2011). Nickel-Based Batteries. London: Wiley.

2. 科技用途

2.1 磁性材料制造

镍在磁性材料的制备中起着重要作用。合金化的镍铁合金是一种常见的磁性材料，用于制造磁芯、变压器等。

引用文献：Johnson, M., & Davis, L. (2015). Nickel-Iron Alloys in Magnetism. Cambridge: Cambridge University Press.

2.2 航空航天领域

镍合金在航空航天领域中被广泛用于制造高温、高强度的零部件，如涡轮引擎中的涡轮叶片。其高温稳定性使得镍合金成为航空发动机关键的结构材料。

3. 医疗用途

3.1 医疗器械制造

镍合金在医疗器械中的应用也不可忽视，例如，人工关节、牙科修复材料等常使用到镍合金，因为其生物相容性良好。

引用文献：Anderson, K., & Miller, S. (2019). Applications of Nickel Alloys in Medical Devices. Oxford: Oxford University Press.

4. 环保应用

4.1 污水处理

镍在污水处理中有一定的应用，可以通过特定的技术将镍离子从废水中去除，以减少环境污染。

引用文献：Green, A., & Taylor, B. (2014). Nickel Removal in Wastewater. Berlin: Springer.

4.2 再生能源技术

镍被广泛应用于再生能源技术，如氢能源生产中的镍基催化剂，有助于提高能源转化效率。

结论

镍作为一种多功能的过渡金属，其在工业、科技、医疗和环保领域都有着不可替代的地位。深入了解镍的多重用途，有助于我们更好地利用这一元素，促进科技进步和社会可持续发展。

镍及镍合金的主要用途

镍（Nickel），是一种硬而有延展性并具有铁磁性的金属，它能够高度磨光和抗腐蚀。镍属于亲铁元素。地核主要由铁、镍元素组成。

1、不锈钢

从下游领域来看，不锈钢是目前镍的最大应用，占比达到70%以上，全球不锈钢需求量呈稳定增长趋势。不锈钢的下游应用包括金属制品、管材、交运、电力等。按照金属成分，目前市场主流的不锈钢可分为200系、300系和400系。300系镍含量最高，达到8%-10%，200系镍含量约1%-5%，而400系镍含量最低，不到1%。镍是优良的耐腐蚀材料，可强化不锈钢的不锈性和耐蚀性。据中国特钢企业协会不锈钢分会，2021年，中国的不锈钢粗钢产量中，300系占比最高，达49%。

中国是全球主要的不锈钢生产国，2020年生产了全球60%的不锈钢，青山集团是国内最大的不锈钢企业。2020年，青山集团不锈钢粗钢产量达1080万吨，在中国市场占有率达36%，全球市场份额亦达21%；其次为太钢不锈，中国和全球市占率分别为14%与8%。

2、化工行业需求

纯镍一般用于化工设备耐蚀结构件、精密仪器、电子管和无线电设备零件等领域，高纯镍N4在电解、电镀等行业有量大需求，主要为宽幅的中厚板。超纯镍则应用在电池等领域。厚度为0.5mm～0.6mm纯镍及N10276冷轧薄板在板式换热器制造方面有大量需求。铁镍基耐蚀合金N08020、N08028板材等在油气传输管道制备有广泛应用。N08825与管线钢复合材料管道在石油行业有大量的需求。镍基耐蚀合金N06600、N04400、N06625、N10276耐腐蚀性优良，市场需求量大，以往大量均靠进口，现在逐步开始国产化。装备制造为了节约成本，减少焊缝，提高安全性，这一类行业主要需求宽幅中厚板，厚度大于6mm，宽度大于1800mm，长度5000mm以上。

3、电工电子领域需求

电子电工用镍合金功能材料是镍合金应用的重要方面，主要应用于家电、IT制造、信息产品和电工产品制造等。如彩电制造用镍合金带材需求很大，国产化不足10%，这为镍基精密合金发展提供了机遇。但是需要很高的技术能力和装备实力。

4、动力电池

我们认为未来镍需求将主要由新能源汽车驱动。中长期来看，高镍三元锂镍需求预测，2018-2030（万吨）电池凭借其能量密度优势仍将是乘用车动力电池的主要选择，尤其更适合中高端车型。而磷酸铁锂电池凭借成本优势预计将会主要占据中低端市场。

硫酸镍是新能源汽车电池里的重要部分，据Benchmark Mineral Intelligence测算，电池镍需求将从2018年的11万吨增长至2030年的超150万吨，CAGR超22%。按照硫酸镍成分含量不同可分为电镀级和电池级。电池级硫酸镍是三元前驱体的主要原材料之一，而三元前驱体是制备三元正极的关键材料。

5、核电新能源领域需求

镍基高温合金具备良好耐高温、耐蚀性能或某种特定的环境适应性。2018年，中国共有7台核电机组正式投入商业运行。虽然核电行业每年新增量有较大的起伏，但从长期来看，仍维持增长的趋势。在核电装备制造业中，高温合金材料因具有耐高温、耐高强度等优异特性，具有难以替代的作用，主要应用于承担核反应工作的核岛内。核电装备中主要使用高温合金的部件包括燃料机组、控制棒、压力容器、蒸发器、高温气体炉热交换器等，这些部件在工作时需要承受600℃～800℃的高温，需要较高的蠕变强度，必须采用高温合金材料。

6、航空航天领域的需求

目前我国航空航天领域急需的镍基高温合金与国外有很大差距。国产大飞机项目、航空项目以及军用飞机等的发动机所用涡轮机叶片急需高性能的高温合金。高温合金经过几代的发展，目前国外的先进航空发动机都采用了单晶高温合金制造单晶涡轮叶片，该技术难度很大，国产的叶片制造时存在很多缺陷。国内单晶高温合金材料与叶片制造研究薄弱，航空航天用高温合金制造技术已成为制约我国相关产业发展的关键。

7、医学领域的需求

钛镍形状记忆合金广泛应用于人体心脏支架、牙科矫正等领域。国内钛镍记忆合金主要生产单位集中在北京和西安。随着我国医疗器械行业研发投入的逐步加深，医疗器械产品的技术创新和材料应用得到飞速发展，对形状记忆合金等高技术材料的需求规模呈现明显的上升趋势，我国医疗领域对形状记忆合金的需求规模达到了50亿元。同时航空航天、汽车、机器人等新兴产业对于形状记忆合金的需求规模也表现出快速增长的趋势。

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