蒙乃尔MONEL合金的机械性能

蒙乃尔MONEL合金的机械性能,延展性和电阻

MONEL镍合金家族以其韧性,硬度和耐性而闻名,使其成为许多工业应用中的一种流行材料MONEL系列合金已经存在了100多年。它最初由罗伯特·克鲁克斯·斯坦利(Robert Crooks Stanley)于1901年创建,他有时被认为是“镍行业的祖父”。它是在他为国际镍公司(INCO)工作时开发的,并于1906年获得了专利。

这种有价值的钢种主要由镍和铜组成,是商业纯镍的良好替代品,以更经济的方式提供了类似的耐腐蚀性能。镍和铜的混合物与精心控制量的其他元素混合,包括铁,锰,硅,碳和硫,这些元素共同赋予MONEL系列合金以其独特的性能。

该合金比商业纯镍具有的优势之一是强度更高,并且易于制造用于多种最终用途。考虑到镍和铜在所有比例下都是互溶的,因此它是一种单相合金,可用于高度腐蚀或极端温度范围的环境。

MONEL合金400

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MONEL合金400被创建为二元合金,其镍和铜的比例与流星镍矿石中天然存在的比例相同。这意味着它被认为是“纯净的合金”,或者在自然界中以其纯净形式发现的东西。

MONEL合金400是MONEL系列产品的基础,自成立以来的数年间就已经创建了专业版本。

例如,MONEL合金401设计用于电气和电子应用。

MONEL合金404通常用于晶体管和其他此类精密组件,而得益于该技术合金非常仔细地平衡和控制的版本。

MONEL 405合金是原始合金的自由加工级,仅增加了硫元素以满足非常特殊的需求-通常是自动螺丝机库存。

MONEL合金450尤其适用于海水应用和盐水管道。原始MONEL产品的每个版本都具有相似的所需机械和化学性能。

MONEL合金400的优异机械性能意味着它通常在零度以下的温度下使用,在该温度下其强度和硬度会增加,而对其延展性的影响却很小。在这种条件下,许多其他材料在如此低的温度下会经历韧性到脆性的转变。在剪切强度方面,先前的美国海军撕裂测试将材料降低到-320°F的温度,保持了出色的延展性,随着温度的降低,其最大载荷显着增加。

这也是一种以其出色的韧性和冲击强度而著称的材料,可以在很宽的温度范围内保持。它可以在氧化条件下用于高达1,000°F的高温应用,在还原条件下甚至可以更高。

因此,毫不奇怪的是,MONEL合金用于航空航天工业,其中强度和阻力是材料选择的主要因素。在1960年代,它被广泛用于飞机的制造,包括诸如北美X-15之类的实验项目。今天,它仍在航空航天中用于高温条件下的关键布线,尽管不锈钢丝也用于其他领域以节省成本。

在过去的100年中,它已在石油和天然气行业中使用,主要用于石油塔内部构件,紧固件和配件以及泵。另一个重要的用途是作为飞溅区和海底海上结构的护层保护。已经发现它提供了良好的腐蚀防护以及抗物理损坏的能力。MONEL合金K-500

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尽管MONEL合金400的机械性能已经足够令人印象深刻,但该等级最常用的版本之一是沉淀强化的MONEL合金K-500。显着的区别是该组合物包含少量可控量的钛和铝。它们是在熔融过程中添加到基本的MONEL合金400混合物中的,目的是使材料具有更高的强度和硬度,而又不损害其优异的耐腐蚀性。

随着MONEL混合物的加热并添加其他元素,钛和铝的亚微观颗粒会在整个合金基体中沉淀出来。这种时效硬化让位于通常需要用于额外的硬度的泵轴,刮刀,油井钻collar和电子元件的MONEL合金。

MONEL合金K-500在测试其机械性能方面表现出色,其拉伸强度和屈服强度随温度的降低而增加,而对延展性或韧性的影响很小。即使在低温条件下,它也避免了延性转变为脆性。还对其抗剪强度,冲击强度和疲劳强度进行了广泛的测试,结果表明,它可提供出色的整体强度,可在材料数据表中查看其全部结果。MONEL材料之间的对比

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与MONEL合金400相比,MONEL合金K-500具有更高的疲劳强度(230-290 MPa和260-560 MPa),剪切强度(370-490 MPa和430-700 MPa)和拉伸强度(最终) UTS;540-780 MPa和310-880 MPa)。

但是,MONEL合金400和MONEL合金K-500之间的材料选择很大程度上取决于最终应用。尽管K-500具有更高的机械韧性和硬度,但在某些环境中更容易受到应力腐蚀裂纹的影响。

尽管MONEL合金400的居里温度较高(40°C对-67°C),但居里温度较高,材料失去了永久磁性能,二者的热性能大致相似。在电气特性方面,它们也几乎相同。

在许多情况和应用中,MONEL合金400和合金K-500结合使用,可以在项目的正确区域发挥各自的优势。

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