L'aliatge Monel és un aliatge basat en Ni, la seva composició química principal és níquel (Ni), el contingut més alt és de fins al 67%, l'altra composició química principal és coure (Cu) i també conté una petita quantitat de ferro (Fe) , manganès (Mn) i carboni (C), silici (Si) i altres elements.
La força de l'aliatge Monel és superior a la del níquel pur i pot suportar la corrosió de diversos mitjans, inclosa l'aigua de mar que flueix ràpidament. Els mètodes de processament de l'aliatge Monel inclouen treball en calent, treball en fred, mecanitzat i soldadura.
El 1901, Robert Crooks Stanley, metal·lúrgic de la International Nickel Company (INCO), va crear l'aliatge Monel.
La font del nom d'aliatge Monel es basa en la informació per retre homenatge a l'aleshores president de l'empresa Ambrose Monell (Ambrose Monell). Més tard, el Sr. Stanley també va exercir com a president de International Nickel Corporation. L'aliatge Monel va rebre una patent el 1906.
L'aliatge de monel és un aliatge car el preu del qual és de 5 a 10 vegades el del coure pur i el níquel pur. Per tant, només s'utilitza en aplicacions on no es pot substituir per alternatives barates.
Composició química i propietats mecàniques de l'aliatge Monel 400 (N0440):
Composició química de l'aliatge Monel 400 (%) | ||||||||
| C ≤ | Si ≤ | Mn ≤ | P ≤ | S ≤ | Cr ≥ | Ni ≥ | Mo ≥ | Cu ≤ |
| 0,3 | 0,5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28.0-34.0 |
| Altres | N ≤ | A l≤ | Ti ≤ | F e≤ | Co ≤ | V ≤ | W ≤ | Nb ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Resistència a la tracció de l'aliatge Monel 400 (N04400): σb ≥ 450 Mpa.
2. Límit de fluència d'aliatge Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Elongació de l'aliatge Monel 400 (N04400): δ ≥ 30%.
Propietats de l'aliatge Monel
L'aliatge Monel és un aliatge binari de solució sòlida. Com que el Ni i el Cu es dissolen entre si, també és un aliatge monofàsic. En comparació amb l'acer, el mecanitzat de l'aliatge Monel és difícil, principalment a causa de les seves característiques d'enduriment ràpid. Requereix girar a baixes velocitats i baixes velocitats d'alimentació.
La densitat de l'aliatge Monel 400 és de 8,80 g/cm3, el rang de temperatura de fusió és de 1300 ~ 1350 °C, la conductivitat és d'uns 34% IACS (IACS es refereix a la conductivitat estàndard internacional de coure recuit) i el valor de duresa recuit és de 65 HRB. L'aliatge Monel 400 és conegut per la seva duresa i pot mantenir aquesta duresa en un rang de temperatures considerable.
Pot suportar la corrosió de diversos àcids i àlcalis, i alguns aliatges de Monel fins i tot poden suportar la crema d'oxigen pur. Normalment s'utilitza en ambients altament corrosius. L'aliatge Monel K-500 format després d'afegir una petita quantitat d'alumini (Al) i titani (Ti) té la mateixa resistència a la corrosió que l'aliatge Monel 400, però una resistència més alta, que es deu principalment a la formació de la fase γ' durant el tractament d'envelliment. En circumstàncies normals, l'aliatge Monel és molt més car que l'acer inoxidable.
L'aliatge Monel 400 també pot mantenir excel·lents propietats mecàniques per sota de zero. Tot i que la força i la duresa augmentaran, la plasticitat o la duresa només disminuiran lleugerament. Fins i tot si es refreda en hidrogen líquid, l'aliatge no experimentarà una transició dúctil-fràgil. Aquesta és la diferència més significativa entre l'aliatge Monel i els materials metàl·lics ferrosos (acer i ferro) amb fragilitat a baixa temperatura.
L'aliatge Monel té una bona resistència a la corrosió en molts entorns, però és propens a l'oxidació quan s'exposa a l'aigua salada; no pot suportar la corrosió dels mitjans que contenen òxid nítric, àcid nítric, diòxid de sofre i hipoclorit. L'ús de l'aliatge Monel també provocarà corrosió electroquímica. En altres paraules, quan els elements de fixació d'alumini, zinc o ferro entren en contacte amb l'aliatge Monel, en determinades condicions (com ara l'ús en aigua de mar de flux ràpid), fixació metàl·lica Les peces es corroiran ràpidament.
Usos de l'aliatge Monel
Aeroespacial
A la dècada de 1960. L'aliatge Monel ha guanyat un gran nombre de comandes en el camp de la construcció espacial i d'aeronaus. S'utilitza especialment per construir el fuselatge i la pell d'avions a reacció experimentals. Per exemple, el X-15 nord-americà es pot utilitzar per suportar la gran quantitat de calor generada per la fricció aerodinàmica durant un vol extremadament ràpid. L'aliatge Monel encara pot mantenir la seva resistència a temperatures extremadament altes, cosa que li permet mantenir l'estabilitat de la seva forma a altes velocitats de vol atmosfèriques. Durant el manteniment de l'aeronau, l'aliatge Monel s'utilitza com a cable de bloqueig en zones d'alta temperatura per assegurar-se que els elements de fixació estiguin bloquejats; per raons econòmiques, els cables de bloqueig d'acer inoxidable s'utilitzen normalment en altres àrees.
Extracció i refinació d'oli
Monel s'utilitza per fabricar peces que contacten directament àcid fluorhídric concentrat en una unitat d'alquilació. L'extraordinària resistència de l'aliatge Monel a la corrosió de l'àcid fluorhídric és sorprenent. Pot suportar totes les concentracions d'àcid fluorhídric i la temperatura pot arribar al punt d'ebullició de l'àcid fluorhídric. Aquest pot ser el material amb la millor resistència a la corrosió entre els materials d'aliatge d'enginyeria d'ús habitual. L'aliatge Monel també pot suportar la corrosió de diversos sulfurs i àcid clorhídric en un entorn reductor.
Enginyeria Marina
La resistència a la corrosió de l'aliatge Monel el converteix en un material ideal per a aplicacions marines, com ara sistemes de canonades, eixos de bombes, vàlvules de mar, línies de pesca de curricà i filtres de cistella. Alguns aliatges Monel són completament no magnètics i s'utilitzen per fabricar cables d'ancoratge per a buscamines i carcasses per a equips de mesura de camp magnètic. Als iots, el filferro d'aliatge Monel s'utilitza per bloquejar els grillons dels cables d'àncora. L'aliatge Monel també s'utilitza per fabricar dipòsits d'aigua i dipòsits de combustible i altres dispositius submarins, com ara eixos d'hèlix i cargols de quilla.
Cal tenir en compte que a causa del problema de corrosió electroquímica (corrosió bimetàl·lica) a l'aigua de mar, l'aliatge Monel s'ha d'aïllar d'altres metalls (com l'acer) durant la construcció naval. El New York Times va publicar el 25 d'agost de 1915. Un article a "informava sobre l'accident d'un iot de 215 peus d'eslora: "El primer iot el casc del qual va ser construït completament amb aliatge Monel es va convertir en fragments en només sis setmanes i va ser obligat a desballestar”. Gràcies a la corrosió electroquímica, la quilla de l'estructura d'acer del iot es va erosionar i es va aprimar ràpidament després del contacte amb l'aliatge Monel, que finalment va provocar l'enfonsament del fons del iot. Pel que fa a la investigació d'ocells marins, especialment la selecció de materials per a l'anell d'identificació del peu de l'ocell, l'anell d'identificació del peu d'ocell fet d'aliatge Monel s'ha utilitzat en molts tipus d'ocells marins, com els albatros que viuen en ambients corrosius d'aigua de mar.
Instrument musical
L'aliatge Monel s'utilitza per fabricar certs pistons o rotors de vàlvules d'instruments musicals d'alta qualitat, com ara banyes petites, grans i franceses. RotoSound va utilitzar l'aliatge Monel per fer cordes de guitarra elèctrica l'any 1962. Aquestes cordes són utilitzades per molts artistes. El 2017, la companyia de cordes D'Addario (empresa de cordes D'Addario) va llançar un conjunt de productes de cordes de violí, que també són cordes rodones amb enrotllament d'aliatge Monel en cordes D i G.
Altres Usos
Etiquetes d'identitat fetes d'aliatge Monel (etiquetes de gossos per als soldats nord-americans durant la Segona Guerra Mundial)
L'excel·lent resistència a la corrosió a diversos àcids i oxigen fa que l'aliatge Monel sigui un material d'alta qualitat a la indústria química. Altres escenaris d'ús com ara:
1. Enriquiment d'urani, la majoria de canonades de gran diàmetre utilitzades per a l'hexafluorur d'urani estan fetes d'aliatge Monel;
2. Vàlvula reguladora d'alta pressió i gas embotellat reactiu fort (com ara HCl);
3. A principis del segle XX, l'aliatge Monel s'utilitzava àmpliament en el sistema de vapor sobreescalfat dels grups electrògens de vapor;
4. L'aliatge de monel també s'utilitza sovint per fer piques de cuina i muntures d'ulleres;
5. La cambra de combustió utilitzada per fer el tub d'encesa de la caldera;
6. La vida útil del disseny del rellotge de Long Now és de 10.000 anys. Partint de la premissa que no s'utilitzen metalls preciosos, algunes parts del rellotge estan fetes de material d'aliatge Monel en funció de la preocupació sobre la resistència a la corrosió.
Hora de publicació: 19-mai-2021