Alloy 601（UNS N06601）是一种镍基高温合金，因其优异的抗氧化性、高温强度及耐腐蚀性能，广泛应用于高温工业领域。其主要成分为镍（58%-63%）、铬（21%-25%）、铝（1.0%-1.7%），并含有少量铁、锰等元素。其圆棒形态常用于制造高温环境下的机械部件，如加热元件、炉内构件及化工反应器部件。
Alloy 601的抗氧化性源于其成分设计及高温下的动态氧化行为：
氧化膜形成：在高温（500°C以上）环境下，合金表面的铬（Cr）和铝（Al）优先氧化，形成致密的Cr₂O₃和Al₂O₃复合氧化膜。该氧化层具有低氧扩散速率和高热稳定性，能有效隔绝氧气与基体金属的进一步反应。
镍基体的稳定作用：镍元素在高温下保持稳定的面心立方（FCC）结构，支撑氧化膜的连续性，防止因基体热膨胀系数差异导致的氧化层开裂或剥落。
自修复能力：当氧化膜因机械应力或热冲击受损时，合金中的铬和铝会再次扩散至表面，重新生成保护层，延长材料使用寿命。
成分控制
铬含量：铬是形成Cr₂O₃氧化膜的核心元素，含量需≥21%以保证氧化膜的连续性和致密性。
铝的协同作用：铝在高温下生成的Al₂O₃可嵌入Cr₂O₃层中，进一步提升抗氧化极限温度（可达1250°C）。
微量元素平衡：铁和锰的添加可优化晶界稳定性，防止高温下氧化沿晶界扩展。
温度与氧化动力学
Alloy 601的抗氧化性在800°C-1150°C范围内表现最优。在此区间内，氧化速率遵循抛物线规律（氧化增重与时间平方根成反比），表明氧化膜的保护效果稳定。当温度超过1200°C时，氧化膜可能发生局部失效，需配合表面涂层技术。
表面状态与加工工艺
圆棒的表面光洁度直接影响氧化膜的均匀性。精密抛光可减少表面缺陷，降低氧化起始点。
冷加工后的退火处理（推荐870°C-980°C）可消除残余应力，避免高温服役时因应力集中导致的氧化膜破裂。
高温热处理设备：用于制造渗碳炉、退火炉的辐射管及料盘，长期耐受980°C-1100°C的氧化性气氛。
航空航天领域：作为燃烧室衬里和尾喷管支撑件，在富氧燃气环境中保持结构稳定性。
化工与能源：应用于乙烯裂解炉管、核电热交换器部件，抵抗高温水蒸气氧化及硫化物腐蚀。
成分微调：通过添加稀土元素（如Y、La）细化晶粒，增强氧化膜附着力。
表面改性技术：采用渗铝（Aluminizing）或预氧化处理，形成更厚的Al₂O₃外层，提升极端温度下的抗氧化能力。
加工工艺改进：控制热轧/冷拔工艺参数，优化圆棒的晶粒取向，减少各向异性对氧化行为的影响。
Alloy 601圆棒的抗氧化性是其作为高温结构材料的核心竞争力，通过成分设计、微观结构调控及工艺优化，可在复杂氧化环境中实现长效保护。未来研究将聚焦于氧化膜动态演化机制与多场耦合（热-力-化学）环境下的失效预测，进一步拓展其工业应用边界。
