บทนำเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติของโลหะผสมทองแดงนิกเกิล (Monel 400/UNS 4400)

โลหะผสม Monel-400 เป็นโลหะผสมนิกเกิล โดยส่วนประกอบหลักคือโลหะนิกเกิลและยังมีโลหะทองแดงผสมอยู่ด้วย มีคุณสมบัติทางกายภาพที่ยอดเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงสูงและความต้านทานการกัดกร่อนสูง ในขณะเดียวกันก็แสดงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลที่ดี ดังนั้น โลหะผสม Monel-400 จึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในส่วนประกอบสำคัญในอุตสาหกรรมขั้นสูง เช่น ปิโตรเคมี นิวเคลียร์ และอุตสาหกรรมป้องกันประเทศ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากค่าการนำความร้อนต่ำ (21.744W/mK) และสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น (13.86) ของโลหะผสม monel-400 × 10 ⁻ * K ' จึงมีความอ่อนไหวต่ออิทธิพลของแนวโน้มการแตกร้าวจากความร้อนในระหว่างกระบวนการเชื่อม ภายใต้สภาวะการให้ความร้อนและการเย็นเฉพาะที่ อาจเกิดปัญหาความเค้นและการเสียรูปที่รุนแรง ซึ่งนำไปสู่การแตกร้าวจากการแข็งตัวของรอยเชื่อมในรอยต่อที่เชื่อม ปัจจุบัน การวิจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกลของโลหะผสม monel-400 ที่อุณหภูมิสูงยังมีจำกัดมาก

วิธีการทดสอบ

การทดสอบแรงดึงที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสม Monel-400 ดำเนินการบนเครื่องทดสอบการจำลองความร้อน Gleeble-1500D ตามข้อกำหนดของการทดสอบ วัสดุจะต้องถูกตัดด้วยลวดโมลิบดีนัมเพื่อผลิตชิ้นงานตามข้อกำหนดต่อไปนี้: φ หก × ชิ้นงานขนาด 120 มม. ก่อนทำการทดลอง จำเป็นต้องแน่ใจว่าพื้นผิวของชิ้นงานสะอาดและวัดเส้นผ่านศูนย์กลางเดิม หลังจากติดตั้งชิ้นงานบนเครื่องจำลองความร้อน ให้วัดขนาดเกจระหว่างแคลมป์ทั้งสอง การให้ความร้อนแก่ชิ้นงานทำได้โดยการวางชิ้นงานไว้ในวงจรปิดของเครื่องจำลอง ให้ความร้อนแก่ชิ้นงานด้วยอัตรา 10 องศาเซลเซียสต่อวินาทีถึง 1100 องศาเซลเซียส และคงอุณหภูมิไว้ 3 นาที จากนั้นลดอุณหภูมิลงด้วยอัตรา 3 องศาเซลเซียสต่อวินาทีถึงอุณหภูมิทดสอบที่แตกต่างกัน (600 องศาเซลเซียส, 700 องศาเซลเซียส, 800 องศาเซลเซียส, 900 องศาเซลเซียส, 1000 องศาเซลเซียส และ 1100 องศาเซลเซียส ตามลำดับ) ที่แต่ละอุณหภูมิทดสอบ เริ่มยืดด้วยอัตราความเครียด 10 ยกกำลังลบสามครั้งต่อวินาทีจนกว่าชิ้นงานจะแตก กระบวนการทดลองทั้งหมดเสร็จสิ้นในสภาวะสุญญากาศ สุดท้าย พื้นผิวที่แตกของชิ้นงานทดสอบแรงดึงที่อุณหภูมิสูงถูกเลื่อยออกด้วยมือและทำเป็นตัวอย่างสำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด การสแกนพื้นผิวที่แตกเสร็จสิ้นภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด

ผลลัพธ์

ประสิทธิภาพแรงดึงที่อุณหภูมิสูง

เส้นโค้งความเค้น-ความเครียดภายใต้แรงดึงที่อุณหภูมิต่างๆ สามารถเห็นได้ในโลหะผสม Monel-400 ในรูปที่ 2 จากกราฟ เมื่ออุณหภูมิทดสอบเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของโลหะผสม Monel-400 จะอ่อนแอลงอย่างมาก และความต้านทานแรงดึงก็ลดลงเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ความต้านทานแรงดึงของโลหะผสมคือ 106.49 MPa ที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส และ 22.41 MPa ที่ 1100 องศาเซลเซียส แสดงว่าอุณหภูมิการเสียรูปมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความต้านทานการเสียรูปของโลหะผสม การเสียรูปยืดหยุ่นของโลหะผสมค่อนข้างน้อย แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเสียรูปพลาสติกจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การเพิ่มขึ้นจาก 11.22% เป็น 20.05% ที่ 900 องศาเซลเซียส และการเพิ่มขึ้นของการหดตัวของหน้าตัดจาก 20.47% ที่ 700 องศาเซลเซียส เป็น 60.05% ที่ 900 องศาเซลเซียส แสดงว่าความเหนียวจะดีขึ้นเรื่อยๆ เมื่ออุณหภูมิแรงดึงเพิ่มขึ้นในช่วงอุณหภูมินี้ เมื่ออุณหภูมิการยืดตัวเพิ่มขึ้นต่อไป ความเหนียวของโลหะผสมจะแสดงแนวโน้มลดลง และโดยพื้นฐานแล้วจะลดลงสู่ระดับที่ 800 องศาเซลเซียส เมื่อถึง 1100 องศาเซลเซียส จากเส้นโค้งโดยรวม แสดงแนวโน้มเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลง แสดงว่าความเหนียวที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสม Monel-400 จะดีขึ้นก่อนเมื่ออุณหภูมิแรงดึงเพิ่มขึ้น และถึงประสิทธิภาพที่ดีที่ประมาณ 900 องศาเซลเซียส จากนั้น เมื่ออุณหภูมิแรงดึงเพิ่มขึ้น ความเหนียวที่อุณหภูมิสูงจะแย่ลงจนเข้าใกล้ระดับอุณหภูมิต่ำ