L'alliage Monel est un alliage à base de Ni, sa composition chimique principale est le nickel (Ni), la teneur la plus élevée est jusqu'à 67%, l'autre composition chimique principale est le cuivre (Cu), et contient également une petite quantité de fer (Fe) , manganèse (Mn) et carbone ( C), silicium (Si) et autres éléments.
La résistance de l'alliage Monel est supérieure à celle du nickel pur et il peut résister à la corrosion de divers milieux, y compris l'eau de mer à écoulement rapide.Les méthodes de traitement de l'alliage Monel comprennent le travail à chaud, le travail à froid, l'usinage et le soudage.
En 1901, Robert Crooks Stanley, métallurgiste à l'International Nickel Company (INCO), crée l'alliage Monel.
La source du nom de l'alliage Monel est basée sur des informations rendant hommage à l'ancien président de la société Ambrose Monell (Ambrose Monell).Plus tard, M. Stanley a également été président d'International Nickel Corporation.L'alliage Monel a obtenu un brevet en 1906.
L'alliage Monel est un alliage coûteux dont le prix est 5 à 10 fois supérieur à celui du cuivre pur et du nickel pur.Par conséquent, il n'est utilisé que dans des applications où il ne peut pas être remplacé par des alternatives bon marché.
Composition chimique et propriétés mécaniques de l'alliage Monel 400 (N0440) :
Composition chimique de l'alliage Monel 400 (%) | ||||||||
| C ≤ | Si ≤ | Mn ≤ | P ≤ | S ≤ | Cr ≥ | Ni ≥ | Mois ≥ | Cu ≤ |
| 0,3 | 0,5 | 2 | - | 0,024 | - | 63 | - | 28.0-34.0 |
| Les autres | N ≤ | A l≤ | Ti ≤ | F e≤ | Co ≤ | V ≤ | W ≤ | Nb ≤ |
| - | - | - | 2.5 | - | - | - | - | |
1. Résistance à la traction de l'alliage Monel 400 (N04400) : σb ≥ 450 Mpa.
2. Limite d'élasticité de l'alliage Monel 400 (N04400): σb ≥ 170 Mpa.
3. Allongement de l'alliage Monel 400 (N04400) : δ ≥ 30 %.
Propriétés de l'alliage Monel
L'alliage Monel est un alliage binaire en solution solide.Étant donné que Ni et Cu sont dissous l'un dans l'autre, il s'agit également d'un alliage monophasé.Comparé à l'acier, l'usinage de l'alliage Monel est difficile, principalement en raison de ses caractéristiques d'écrouissage rapide.Cela nécessite de tourner à basse vitesse et à faible vitesse d'avance.
La densité de l'alliage Monel 400 est de 8,80 g/cm3, la plage de température de fusion est de 1300 ~ 1350 °C, la conductivité est d'environ 34 % IACS (IACS fait référence à la norme internationale de conductivité du cuivre recuit) et la valeur de dureté recuite est de 65. HRB.L'alliage Monel 400 est bien connu pour sa ténacité et peut maintenir cette ténacité dans une plage de températures considérable.
Il peut résister à la corrosion de divers acides et alcalis, et certains alliages Monel peuvent même résister à la combustion d'oxygène pur.Il est généralement utilisé dans des environnements hautement corrosifs.L'alliage Monel K-500 formé après l'ajout d'une petite quantité d'aluminium (Al) et de titane (Ti) a la même résistance à la corrosion que l'alliage Monel 400 mais une résistance plus élevée, principalement due à la formation de phase γ' lors du traitement de vieillissement.Dans des circonstances normales, l'alliage Monel est beaucoup plus cher que l'acier inoxydable.
L'alliage Monel 400 peut également conserver d'excellentes propriétés mécaniques en dessous de zéro.Bien que la résistance et la dureté augmentent, la plasticité ou la ténacité ne diminueront que légèrement.Même s'il est refroidi dans de l'hydrogène liquide, l'alliage ne subira pas de transition ductile-fragile.Il s'agit de la différence la plus significative entre l'alliage Monel et les matériaux métalliques ferreux (acier et fer) présentant une fragilité à basse température.
L'alliage Monel a une bonne résistance à la corrosion dans de nombreux environnements, mais il est sujet à la rouille lorsqu'il est exposé à l'eau salée.il ne résiste pas à la corrosion des milieux contenant de l'oxyde nitrique, de l'acide nitrique, du dioxyde de soufre et de l'hypochlorite.L'utilisation d'alliage Monel provoquera également une corrosion électrochimique.En d'autres termes, lorsque des fixations en aluminium, zinc ou fer entrent en contact avec l'alliage Monel, sous certaines conditions (comme l'utilisation en eau de mer à écoulement rapide), la fixation métallique Les pièces se corroderont rapidement.
Utilisations de l'alliage Monel
Aérospatial
Dans les années 1960.L'alliage Monel a remporté un grand nombre de commandes dans le domaine de la construction spatiale et aéronautique.Particulièrement utilisé pour construire le fuselage et la peau des avions à réaction expérimentaux.Par exemple, le X-15 nord-américain peut être utilisé pour résister à la grande quantité de chaleur générée par le frottement aérodynamique lors d'un vol extrêmement rapide.L'alliage Monel peut toujours conserver sa résistance à des températures extrêmement élevées, ce qui lui permet de conserver sa stabilité de forme à des vitesses de vol atmosphériques élevées.Lors de la maintenance des aéronefs, l'alliage Monel est utilisé comme fil de verrouillage dans les zones à haute température pour garantir le verrouillage des attaches;pour des raisons économiques, les fils de frein en acier inoxydable sont généralement utilisés dans d'autres domaines.
Extraction et raffinage du pétrole
Le monel est utilisé pour fabriquer des pièces qui entrent directement en contact avec de l'acide fluorhydrique concentré dans une unité d'alkylation.L'extraordinaire résistance de l'alliage Monel à la corrosion par l'acide fluorhydrique est étonnante.Il peut supporter toutes les concentrations d'acide fluorhydrique et la température peut atteindre le point d'ébullition de l'acide fluorhydrique.Il s'agit peut-être du matériau offrant la meilleure résistance à la corrosion parmi les alliages d'ingénierie couramment utilisés.L'alliage Monel peut également résister à la corrosion de divers sulfures et de l'acide chlorhydrique dans un environnement réducteur.
Génie maritime
La résistance à la corrosion de l'alliage Monel en fait un matériau idéal pour les applications marines, telles que les systèmes de tuyauterie, les arbres de pompe, les vannes marines, les lignes de pêche à la traîne et les filtres à panier.Certains alliages Monel sont complètement non magnétiques et sont utilisés pour fabriquer des câbles d'ancrage pour les dragueurs de mines et des boîtiers pour les équipements de mesure du champ magnétique.Sur les yachts, le fil en alliage Monel est utilisé pour verrouiller les manilles des câbles d'ancrage.L'alliage Monel est également utilisé pour fabriquer des réservoirs d'eau et de carburant et d'autres dispositifs sous-marins, tels que des arbres d'hélice et des boulons de quille.
Il est à noter qu'en raison du problème de corrosion électrochimique (corrosion bimétallique) dans l'eau de mer, l'alliage Monel doit être isolé des autres métaux (comme l'acier) lors de la construction navale.Le New York Times publia le 25 août 1915. Un article de « rapportait l'accident d'un yacht de 215 pieds de long : « Le premier yacht dont la coque était entièrement construite en alliage Monel a été transformé en fragments en seulement six semaines et a été obligé de mettre au rebut ».Grâce à la corrosion électrochimique, la quille de la structure en acier du yacht a été rapidement érodée et amincie après le contact avec l'alliage Monel, ce qui a finalement conduit à l'effondrement du fond du yacht.En termes de recherche sur les oiseaux de mer, en particulier la sélection des matériaux pour l'anneau d'identification de la patte d'oiseau, la bague d'identification de la patte d'oiseau en alliage de Monel a été utilisée dans de nombreux types d'oiseaux de mer, tels que les albatros vivant dans des environnements d'eau de mer corrosifs.
Instrument de musique
L'alliage Monel est utilisé pour fabriquer certains pistons ou rotors de valve d'instruments de musique de haute qualité, tels que les cors petits, grands et français.RotoSound a utilisé l'alliage Monel pour fabriquer des cordes de guitare électrique en 1962. Ces cordes sont utilisées par de nombreux artistes.En 2017, la société de cordes D'Addario (société de cordes D'Addario) a lancé un ensemble de produits de cordes pour violon, qui sont également des cordes à enroulement rond avec un alliage Monel enroulé sur des cordes D et G.
Autres utilisations
Plaques d'identité en alliage Monel (Dog tags pour les soldats américains pendant la Seconde Guerre mondiale)
L'excellente résistance à la corrosion de divers acides et de l'oxygène fait de l'alliage Monel un matériau de haute qualité dans l'industrie chimique.Autres scénarios d'utilisation tels que :
1. Enrichissement d'uranium, la plupart des pipelines de grand diamètre utilisés pour l'hexafluorure d'uranium sont en alliage Monel;
2. Vanne de régulation pour le gaz en bouteille réactif à haute pression et fort (tel que HCl);
3. Au début du XXe siècle, l'alliage Monel était largement utilisé dans le système de vapeur surchauffée des groupes électrogènes à vapeur;
4. L'alliage Monel est également souvent utilisé pour fabriquer des éviers de cuisine et des montures de lunettes.
5. La chambre de combustion utilisée pour fabriquer le tube d'allumage de la chaudière ;
6. La durée de vie de l'Horloge de Long Now est de 10 000 ans.Partant du principe qu'aucun métal précieux n'est utilisé, certaines parties de l'horloge sont fabriquées en alliage Monel en raison de préoccupations concernant la résistance à la corrosion.
Heure de publication : 19 mai 2021