Монеловата сплав е сплав на основата на Ni, нейният основен химичен състав е никел (Ni), най-високото съдържание е до 67%, другият основен химичен състав е мед (Cu) и също така съдържа малко количество желязо (Fe) , манган (Mn) и въглерод (C), силиций (Si) и други елементи.
Якостта на сплавта Monel е по-висока от тази на чистия никел и може да издържи на корозията на различни среди, включително бързо течаща морска вода. Методите за обработка на сплавта Monel включват гореща обработка, студена обработка, машинна обработка и заваряване.
През 1901 г. Робърт Крукс Стенли, металург от International Nickel Company (INCO), създава сплавта Monel.
Източникът на името на сплавта Monel се основава на информация за отдаване на почит към тогавашния председател на компанията Амброуз Монел (Ambrose Monell). По-късно г-н Стенли също е бил председател на International Nickel Corporation. Монеловата сплав получава патент през 1906 г.
Монеловата сплав е скъпа сплав, чиято цена е 5-10 пъти по-висока от тази на чистата мед и чистия никел. Следователно той се използва само в приложения, където не може да бъде заменен с евтини алтернативи.
Химичен състав и механични свойства на сплав Monel 400 (N0440):
Химичен състав на сплав Monel 400 (%) | ||||||||
| C ≤ | Si ≤ | Mn ≤ | P ≤ | S ≤ | Cr ≥ | Ni ≥ | Mo ≥ | Cu ≤ |
| 0,3 | 0,5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28.0-34.0 |
| други | N ≤ | A l≤ | Ti ≤ | F e≤ | Co ≤ | V ≤ | W ≤ | Nb ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Якост на опън на сплавта Monel 400 (N04400): σb ≥ 450 Mpa.
2. Граница на провлачване на сплав Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Удължение на сплавта Monel 400 (N04400): δ ≥ 30%.
Свойства на монеловата сплав
Монеловата сплав е бинарна сплав в твърд разтвор. Тъй като Ni и Cu са разтворени един в друг, това също е еднофазна сплав. В сравнение със стоманата, машинната обработка на сплавта Monel е трудна, главно поради нейните характеристики на бързо втвърдяване. Изисква въртене при ниски скорости и ниски скорости на подаване.
Плътността на сплавта Monel 400 е 8,80 g/cm3, температурният диапазон на топене е 1300~1350 °C, проводимостта е около 34% IACS (IACS се отнася до международния стандарт за проводимост на отгрята мед), а стойността на отгрята твърдост е 65 HRB. Монеловата сплав 400 е добре известна със своята издръжливост и може да поддържа тази издръжливост в значителен температурен диапазон.
Той може да издържи на корозията на различни киселини и основи, а някои монелови сплави могат дори да издържат на изгаряне на чист кислород. Обикновено се използва в силно корозивни среди. Монеловата сплав K-500, образувана след добавяне на малко количество алуминий (Al) и титан (Ti), има същата устойчивост на корозия като Monel сплав 400, но по-висока якост, което се дължи главно на образуването на γ'фаза по време на обработката със стареене. При нормални обстоятелства сплавта Monel е много по-скъпа от неръждаемата стомана.
Монеловата сплав 400 може също да поддържа отлични механични свойства под нулата. Въпреки че силата и твърдостта ще се увеличат, пластичността или издръжливостта само леко ще намалее. Дори ако се охлади в течен водород, сплавта няма да претърпи пластично-крехък преход. Това е най-съществената разлика между монеловата сплав и материалите от черни метали (стомана и желязо) с крехкост при ниска температура.
Монеловата сплав има добра устойчивост на корозия в много среди, но е склонна към ръжда, когато е изложена на солена вода; не може да издържи на корозията на среди, съдържащи азотен оксид, азотна киселина, серен диоксид и хипохлорит. Използването на сплав Monel също ще причини електрохимична корозия. С други думи, когато крепежни елементи, направени от алуминий, цинк или желязо, влязат в контакт с монел сплав, при определени условия (като използване в бързо течаща морска вода), металните крепежни части ще бъдат корозирали бързо.
Използване на сплав Монел
Космонавтика
През 1960г. Монеловата сплав спечели голям брой поръчки в областта на космическото и самолетостроенето. Използва се специално за изграждане на фюзелажа и обшивката на експериментални реактивни самолети. Например, North American X-15 може да се използва, за да издържи на голямото количество топлина, генерирано от аеродинамично триене по време на изключително бърз полет. Монеловата сплав все още може да запази здравината си при изключително високи температури, което й позволява да поддържа стабилността на формата си при високи атмосферни скорости на полет. По време на поддръжката на въздухоплавателни средства сплавта Monel се използва като заключваща тел в зони с висока температура, за да се гарантира, че крепежните елементи са заключени; поради икономически причини заключващите кабели от неръждаема стомана обикновено се използват в други области.
Добив и рафиниране на нефт
Монелът се използва за направата на части, които влизат в директен контакт с концентрирана флуороводородна киселина в единица за алкилиране. Изключителната устойчивост на сплавта Monel срещу корозия на флуороводородна киселина е невероятна. Той може да издържи на всички концентрации на флуороводородна киселина и температурата може да достигне точката на кипене на флуороводородна киселина. Това може да е материалът с най-добра устойчивост на корозия сред често използваните материали от инженерни сплави. Монеловата сплав може също да издържи на корозията на различни сулфиди и солна киселина в редуцираща среда.
Морско инженерство
Устойчивостта на корозия на сплавта Monel я прави идеален материал за морски приложения, като тръбопроводни системи, помпени валове, морски клапани, риболовни въдица за тролинг и кошни филтри. Някои сплави Monel са напълно немагнитни и се използват за направата на анкерни кабели за миночистачи и корпуси за оборудване за измерване на магнитно поле. На яхтите телта от сплав Monel се използва за заключване на скоби за кабели на котва. Монеловата сплав се използва и за направата на водни резервоари и резервоари за гориво и други подводни устройства, като витлови валове и килови болтове.
Трябва да се отбележи, че поради проблема с електрохимичната корозия (биметална корозия) в морската вода, сплавта Monel трябва да бъде изолирана от други метали (като стомана) по време на корабостроенето. Ню Йорк Таймс публикува на 25 август 1915 г. Статия в ”съобщава за инцидента на 215-футова яхта: „Първата яхта, чийто корпус е конструиран изцяло от монелова сплав, беше превърната на фрагменти само за шест седмици и беше принудени да бъдат бракувани”. Благодарение на електрохимичната корозия, килът на стоманената конструкция на яхтата бързо е ерозирал и изтънял след контакт с монеловата сплав, което в крайна сметка е довело до срутването на дъното на яхтата. По отношение на изследванията на морските птици, особено избора на материали за пръстена за идентификация на птичия крак, пръстенът за идентификация на птичи крак, изработен от сплав Monel, е бил използван при много видове морски птици, като албатроси, живеещи в корозивна среда с морска вода.
Музикален инструмент
Монеловата сплав се използва за направата на някои висококачествени бутала или ротори на клапани за музикални инструменти, като малки, големи и френски валдхорни. RotoSound използва сплав Monel за направата на струни за електрическа китара през 1962 г. Тези струни се използват от много артисти. През 2017 г. компанията за струни D'Addario (компания за струни D'Addario) пусна набор от продукти за струни за цигулка, които също са кръгло навити струни с монелова сплав, навити върху D и G струни.
Други употреби
Идентификационни етикети от сплав Monel (Кучешки етикети за американски войници през Втората световна война)
Отличната устойчивост на корозия към различни киселини и кислород прави сплавта Monel висококачествен материал в химическата промишленост. Други сценарии на използване като:
1. Обогатяване на уран, повечето от тръбопроводите с голям диаметър, използвани за уранов хексафлуорид, са направени от сплав Monel;
2. Регулиращ вентил за високо налягане и силен реактивен бутилиран газ (като HCl);
3. В началото на ХХ век сплавта Monel се използва широко в системата за прегрята пара на парогенераторните комплекти;
4. Монеловата сплав също често се използва за направата на кухненски мивки и рамки за очила;
5. Горивната камера, използвана за направата на тръбата за запалване на котела;
6. Проектираният живот на часовника на Long Now е 10 000 години. Предпоставката, че не се използват благородни метали, някои части на часовника са направени от материал от сплав Monel въз основа на опасения относно устойчивостта на корозия.
Време на публикуване: 19 май 2021 г