Aloi Berasaskan Nikel 400 Monel

Aloi monel adalah aloi berasaskan Ni, komposisi kimia utamanya ialah nikel (Ni), kandungan tertinggi sehingga 67%, komposisi kimia utama yang lain ialah tembaga (Cu), dan juga mengandungi sejumlah kecil besi (Fe). , mangan (Mn) dan karbon (C), silikon (Si) dan unsur-unsur lain.

Kekuatan aloi Monel lebih tinggi daripada nikel tulen, dan ia boleh menahan kakisan pelbagai media, termasuk air laut yang mengalir deras.Kaedah pemprosesan aloi Monel termasuk kerja panas, kerja sejuk, pemesinan dan kimpalan.

Pada tahun 1901, Robert Crooks Stanley, ahli metalurgi di Syarikat Nikel Antarabangsa (INCO), mencipta aloi Monel.

Sumber nama aloi Monel adalah berdasarkan maklumat untuk memberi penghormatan kepada pengerusi syarikat ketika itu Ambrose Monell (Ambrose Monell).Kemudian, Encik Stanley juga berkhidmat sebagai pengerusi International Nickel Corporation.Aloi monel telah diberikan paten pada tahun 1906.

Aloi monel adalah aloi mahal yang harganya 5-10 kali ganda daripada tembaga tulen dan nikel tulen.Oleh itu, ia hanya digunakan dalam aplikasi di mana ia tidak boleh digantikan dengan alternatif yang murah.

 

Komposisi Kimia dan Sifat Mekanik Aloi Monel 400 (N0440):

 

Komposisi Kimia Aloi Monel 400 (%)
C ≤	Si ≤	Mn ≤	P ≤	S ≤	Cr ≥	Ni ≥	Mo ≥	Cu ≤
0.3	0.5	2	-	0.024	-	63	-	28.0-34.0
Lain-lain	N ≤	A l≤	Ti ≤	F e≤	Co ≤	V ≤	W ≤	Nb ≤
	-	-	-	2.5	-	-	-	-

1. Kekuatan tegangan aloi Monel 400 (N04400): σb ≥ 450 Mpa.
2. Kekuatan hasil aloi Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Pemanjangan aloi Monel 400 (N04400): δ ≥ 30%.

 

Sifat Aloi Monel

Aloi monel ialah aloi binari penyelesaian pepejal.Oleh kerana Ni dan Cu terlarut antara satu sama lain, ia juga merupakan aloi fasa tunggal.Berbanding dengan keluli, pemesinan aloi Monel adalah sukar, terutamanya disebabkan ciri pengerasan kerjanya yang cepat.Ia memerlukan pusingan pada kelajuan rendah dan kadar suapan yang rendah.

Ketumpatan aloi Monel 400 ialah 8.80 g/cm3, julat suhu lebur ialah 1300~1350 °C, kekonduksian adalah kira-kira 34% IACS (IACS merujuk kepada Kekonduksian Standard Antarabangsa Tembaga Beranil), dan nilai kekerasan anil ialah 65 HRB.Aloi monel 400 terkenal dengan keliatannya dan boleh mengekalkan keliatan ini dalam julat suhu yang agak besar.

Ia boleh menahan kakisan pelbagai asid dan alkali, dan beberapa aloi Monel juga boleh menahan pembakaran oksigen tulen.Ia biasanya digunakan dalam persekitaran yang sangat menghakis.Aloi Monel K-500 yang terbentuk selepas menambah sedikit aluminium (Al) dan titanium (Ti) mempunyai rintangan kakisan yang sama seperti aloi Monel 400 tetapi kekuatan yang lebih tinggi, yang terutamanya disebabkan oleh pembentukan fasa γ' semasa rawatan penuaan.Dalam keadaan biasa, aloi Monel jauh lebih mahal daripada keluli tahan karat.

Aloi monel 400 juga boleh mengekalkan sifat mekanikal yang sangat baik di bawah sifar.Walaupun kekuatan dan kekerasan akan meningkat, keplastikan atau keliatan hanya akan berkurangan sedikit.Walaupun ia disejukkan dalam hidrogen cecair, aloi tidak akan mengalami peralihan mulur-rapuh.Ini adalah perbezaan paling ketara antara aloi Monel dan bahan logam ferus (keluli dan besi) dengan kerapuhan suhu rendah.

Aloi monel mempunyai rintangan kakisan yang baik dalam banyak persekitaran, tetapi ia terdedah kepada karat apabila terdedah kepada air masin;ia tidak dapat menahan kakisan media yang mengandungi nitrik oksida, asid nitrik, sulfur dioksida dan hipoklorit.Penggunaan aloi Monel juga akan menyebabkan kakisan elektrokimia.Dalam erti kata lain, apabila pengikat yang diperbuat daripada aluminium, zink atau besi bersentuhan dengan aloi Monel, dalam keadaan tertentu (seperti penggunaan dalam air laut yang mengalir deras), pengikat logam Bahagian akan terhakis dengan cepat.

 

Kegunaan aloi Monel

Aeroangkasa
Pada tahun 1960-an.Aloi monel telah memenangi sejumlah besar tempahan dalam bidang angkasa dan pembinaan pesawat.Terutama digunakan untuk membina fiuslaj dan kulit pesawat jet eksperimen.Sebagai contoh, X-15 Amerika Utara boleh digunakan untuk menahan sejumlah besar haba yang dihasilkan oleh geseran aerodinamik semasa penerbangan yang sangat pantas.Aloi monel masih boleh mengekalkan kekuatannya pada suhu yang sangat tinggi, membolehkan ia mengekalkan kestabilan bentuknya pada kelajuan penerbangan atmosfera yang tinggi.Semasa penyelenggaraan pesawat, aloi Monel digunakan sebagai dawai kunci di kawasan suhu tinggi untuk memastikan pengikat dikunci;atas sebab ekonomi, wayar kunci keluli tahan karat biasanya digunakan di kawasan lain.

Pengekstrakan dan Penapisan Minyak
Monel digunakan untuk membuat bahagian yang menyentuh secara langsung asid hidrofluorik pekat dalam unit alkilasi.Rintangan luar biasa aloi monel terhadap kakisan asid hidrofluorik adalah menakjubkan.Ia boleh menahan semua kepekatan asid hidrofluorik, dan suhu boleh mencapai takat didih asid hidrofluorik.Ini mungkin bahan dengan rintangan kakisan terbaik antara bahan aloi kejuruteraan yang biasa digunakan.Aloi monel juga boleh menahan kakisan pelbagai sulfida dan asid hidroklorik dalam persekitaran yang mengurangkan.

Kejuruteraan Marin
Rintangan kakisan aloi Monel menjadikannya bahan yang ideal untuk aplikasi marin, seperti sistem paip, aci pam, injap laut, tali pancing trolling dan penapis bakul.Sesetengah aloi Monel adalah bukan magnet sepenuhnya, dan digunakan untuk membuat kabel sauh untuk penyapu ranjau dan perumah untuk peralatan pengukuran medan magnet.Pada kapal layar, dawai aloi Monel digunakan untuk mengunci belenggu kabel sauh.Aloi monel juga digunakan untuk membuat tangki air dan tangki bahan api dan peranti bawah air yang lain, seperti aci kipas dan bolt lunas.

Perlu diingatkan bahawa disebabkan oleh masalah kakisan elektrokimia (kakisan bimetal) dalam air laut, aloi Monel mesti diasingkan daripada logam lain (seperti keluli) semasa pembinaan kapal.The New York Times diterbitkan pada 25 Ogos 1915. Sebuah artikel dalam ”melaporkan mengenai kemalangan kapal layar sepanjang 215 kaki: “Labuhan pertama yang badan kapalnya dibina sepenuhnya daripada aloi Monel telah bertukar menjadi serpihan dalam masa enam minggu sahaja dan telah terpaksa mengikis”.Terima kasih kepada kakisan elektrokimia, lunas struktur keluli kapal layar dengan cepat terhakis dan menipis selepas bersentuhan dengan aloi Monel, yang akhirnya membawa kepada keruntuhan bahagian bawah kapal layar.Dari segi penyelidikan burung laut, terutamanya pemilihan bahan untuk cincin pengenalan kaki burung, cincin pengenalan kaki burung yang diperbuat daripada aloi Monel telah digunakan dalam pelbagai jenis burung laut, seperti albatros yang hidup dalam persekitaran air laut yang menghakis.

Peralatan muzik
Aloi monel digunakan untuk membuat piston atau rotor injap alat muzik berkualiti tinggi tertentu, seperti tanduk kecil, besar dan Perancis.RotoSound menggunakan aloi Monel untuk membuat rentetan gitar elektrik pada tahun 1962. Tali ini digunakan oleh ramai artis.Pada 2017, syarikat rentetan D'Addario (syarikat rentetan D'Addario) mengeluarkan satu set produk rentetan biola, yang juga merupakan rentetan luka bulat dengan luka aloi Monel pada rentetan D dan G.

 

Kegunaan Lain
Tag identiti yang diperbuat daripada aloi Monel (Tag anjing untuk askar Amerika semasa Perang Dunia II)

Rintangan kakisan yang sangat baik terhadap pelbagai asid dan oksigen menjadikan aloi Monel sebagai bahan berkualiti tinggi dalam industri kimia.Senario penggunaan lain seperti:
1. Pengayaan uranium, kebanyakan saluran paip berdiameter besar yang digunakan untuk uranium heksafluorida diperbuat daripada aloi Monel;
2. Injap pengawal selia untuk tekanan tinggi dan gas botol reaktif yang kuat (seperti HCl);
3. Pada awal abad kedua puluh, aloi Monel digunakan secara meluas dalam sistem wap panas lampau set penjana stim;
4. Aloi monel juga sering digunakan untuk membuat sinki dapur dan bingkai cermin mata;
5. Kebuk pembakaran yang digunakan untuk membuat tiub pencucuhan dandang;
6. Hayat reka bentuk Jam Long Now ialah 10,000 tahun.Atas alasan bahawa tiada logam berharga digunakan, beberapa bahagian jam diperbuat daripada bahan aloi Monel berdasarkan kebimbangan tentang rintangan kakisan.