Монельний сплав - це сплав на основі Ni, його основний хімічний склад - нікель (Ni), найвищий вміст - до 67%, інший основний хімічний склад - мідь (Cu), а також містить невелику кількість заліза (Fe) , марганець (Mn) і вуглець (C), кремній (Si) та інші елементи.
Міцність сплаву Монель вища, ніж у чистого нікелю, і він може протистояти корозії різних середовищ, включаючи швидкоплинну морську воду.Методи обробки сплаву Монель включають гарячу обробку, холодну обробку, механічну обробку та зварювання.
У 1901 році Роберт Крукс Стенлі, металург Міжнародної нікелевої компанії (INCO), створив сплав Монель.
Джерело назви сплаву Monel засноване на інформації, щоб віддати належне тодішньому голові компанії Амброзу Монеллу (Ambrose Monell).Пізніше пан Стенлі також обіймав посаду голови International Nickel Corporation.Сплав монель був запатентований у 1906 році.
Монель - це дорогий сплав, вартість якого в 5-10 разів перевищує вартість чистої міді та чистого нікелю.Тому він використовується лише в тих випадках, коли його неможливо замінити дешевими альтернативами.
Хімічний склад і механічні властивості сплаву Монель 400 (N0440):
Хімічний склад сплаву Монель 400 (%) | ||||||||
| C ≤ | Si ≤ | Mn ≤ | P ≤ | S ≤ | Cr ≥ | Ni ≥ | Mo ≥ | Cu ≤ |
| 0,3 | 0,5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28,0-34,0 |
| інші | N ≤ | A l≤ | Ti ≤ | F e≤ | Co ≤ | V ≤ | W ≤ | Nb ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Міцність на розрив сплаву Монель 400 (N04400): σb ≥ 450 МПа.
2. Межа текучості сплаву Монель 400 (N04400): σb ≥ 170 МПа.
3. Відносне подовження сплаву Монель 400 (N04400): δ ≥ 30%.
Властивості сплаву Монель
Монельовий сплав - це твердий розчин бінарного сплаву.Оскільки Ni і Cu розчинені один в одному, він також є однофазним сплавом.Порівняно зі сталлю, обробка монельського сплаву складна, головним чином через його характеристики швидкого зміцнення.Це вимагає точіння на низьких швидкостях і малих подачах.
Щільність сплаву Монель 400 становить 8,80 г/см3, діапазон температур плавлення становить 1300~1350 °C, провідність становить близько 34% IACS (IACS відноситься до Міжнародного стандарту провідності відпаленої міді), а значення відпаленої твердості становить 65 HRB.Монельовий сплав 400 добре відомий своєю міцністю і може зберігати цю міцність у значному діапазоні температур.
Він може протистояти корозії різних кислот і лугів, а деякі монель-сплави можуть навіть протистояти горінню чистого кисню.Зазвичай він використовується в сильно корозійних середовищах.Монель-сплав K-500, утворений після додавання невеликої кількості алюмінію (Al) і титану (Ti), має таку саму корозійну стійкість, як і монель-сплав 400, але вищу міцність, що головним чином пов’язано з утворенням γ'-фази під час старіння.За звичайних обставин сплав Монель набагато дорожчий, ніж нержавіюча сталь.
Монельний сплав 400 також може зберігати відмінні механічні властивості нижче нуля.Хоча міцність і твердість збільшаться, пластичність або в'язкість лише трохи зменшаться.Навіть якщо його охолодити в рідкому водні, сплав не зазнає пластично-крихкого переходу.Це найбільш суттєва відмінність монель-сплаву від матеріалів із чорних металів (сталі та заліза) з низькотемпературною крихкістю.
Монельський сплав має хорошу корозійну стійкість у багатьох середовищах, але він схильний до іржі під впливом солоної води;він не витримує корозії середовищ, що містять оксид азоту, азотну кислоту, діоксид сірки та гіпохлорит.Використання сплаву Монель також спричинить електрохімічну корозію.Іншими словами, коли кріпильні елементи з алюмінію, цинку або заліза контактують зі сплавом Монель, за певних умов (наприклад, використання у швидкоплинній морській воді), металеві кріпильні частини швидко піддаються корозії.
Використання сплаву Монель
Аерокосмічна
У 1960-х роках.Монель-сплав отримав велику кількість замовлень в галузі космічного та авіабудування.Особливо використовується для виготовлення фюзеляжу та обшивки експериментальних реактивних літаків.Наприклад, північноамериканський X-15 можна використовувати, щоб витримати велику кількість тепла, що утворюється аеродинамічним тертям під час надзвичайно швидкого польоту.Монельний сплав все ще може зберігати свою міцність при надзвичайно високих температурах, що дозволяє йому зберігати стабільність форми на високих атмосферних швидкостях польоту.Під час технічного обслуговування літаків монель-сплав використовується як фіксувальний дріт у зонах з високою температурою, щоб забезпечити фіксацію кріплень;з економічних міркувань замкові дроти з нержавіючої сталі зазвичай використовуються в інших областях.
Видобуток і переробка нафти
Монель використовується для виготовлення деталей, які безпосередньо контактують із концентрованою плавиковою кислотою в установці алкілування.Надзвичайна стійкість монельового сплаву до корозії плавиковою кислотою вражає.Він може витримувати будь-які концентрації фтористоводневої кислоти, а температура може досягати точки кипіння фтористоводневої кислоти.Можливо, це матеріал із найкращою корозійною стійкістю серед поширених інженерних сплавів.Монельний сплав також може протистояти корозії різних сульфідів і соляної кислоти у відновному середовищі.
Морська техніка
Стійкість до корозії монельського сплаву робить його ідеальним матеріалом для морських застосувань, таких як системи трубопроводів, вали насосів, морські клапани, волосіні для тролінгу та кошикові фільтри.Деякі монельські сплави абсолютно немагнітні і використовуються для виготовлення анкерних кабелів для тральщиків і корпусів обладнання для вимірювання магнітного поля.На яхтах дріт зі сплаву Монель використовується для фіксації скоб якірного кабелю.Монель також використовується для виготовлення резервуарів для води, паливних баків та інших підводних пристроїв, таких як гребні вали та кільові болти.
Слід зазначити, що через проблему електрохімічної корозії (біметалічної корозії) у морській воді сплав Монель необхідно ізолювати від інших металів (таких як сталь) під час будівництва кораблів.The New York Times опублікувала 25 серпня 1915 року. Стаття в «повідомляла про аварію 215-футової яхти: «Перша яхта, корпус якої був повністю побудований зі сплаву Монель, була перетворена на фрагменти всього за шість тижнів і була змушений здати на металобрухт».Завдяки електрохімічній корозії кіль сталевої конструкції яхти швидко руйнувався та стоншувався після контакту зі сплавом Монель, що зрештою призвело до обвалення днища яхти.Що стосується дослідження морських птахів, особливо вибору матеріалів для ідентифікаційного кільця пташиної лапки, ідентифікаційне кільце пташиної лапки, виготовлене зі сплаву Монель, використовувалося для багатьох видів морських птахів, таких як альбатроси, що живуть у корозійному середовищі морської води.
Музичний інструмент
Монельовий сплав використовується для виготовлення певних високоякісних клапанних поршнів або роторів музичних інструментів, таких як малі, великі та валторни.У 1962 році компанія RotoSound використовувала сплав Монель для виготовлення струн для електрогітар. Ці струни використовують багато художників.У 2017 році струнна компанія D'Addario (D'Addario string company) випустила набір струнних виробів для скрипки, які також являють собою круглі струни з монельовим сплавом, намотані на струни D і G.
Інше використання
Ідентифікаційні бирки зі сплаву Монель (Житки для собак американських солдатів часів Другої світової війни)
Відмінна корозійна стійкість до різних кислот і кисню робить сплав Монель високоякісним матеріалом в хімічній промисловості.Інші сценарії використання, наприклад:
1. Збагачення урану, більшість трубопроводів великого діаметру, які використовуються для гексафториду урану, виготовлені зі сплаву Монель;
2. Регулюючий клапан для високого тиску та сильного реактивного газу в пляшках (наприклад, HCl);
3. На початку двадцятого століття монельський сплав широко використовувався в системах перегрітої пари парогенераторних установок;
4. Сплав монель також часто використовується для виготовлення кухонних раковин і оправ для окулярів;
5. Камера згоряння, яка використовується для виготовлення запальної труби котла;
6. Розрахунковий термін служби годинника Long Now становить 10 000 років.Виходячи з того, що дорогоцінні метали не використовуються, деякі частини годинника виготовлено зі сплаву Монель, оскільки це стосується стійкості до корозії.
Час розміщення: 19 травня 2021 р