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我國MONEL合金標準的挑戰與發展方向

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monel合金是一種鎳和銅總含量超過90%的合金，也在中國被稱為鎳銅合金。monel400合金于1905年---問世，以公司總裁ambrose monell的名字命名，成為---在工業中應用的鎳基耐蝕合金，從而開啟了鎳基耐蝕合金的先河。此后，鎳基和鐵鎳基合金成為主體，共包括兩大類九個系列。1919年，美國的國際鎳公司研究實驗室啟動了一項旨在開發用于蒸汽渦輪葉片的高強度monel400合金的項目。通過將al含量提高到5%，以增強時效硬化，這是現代高溫合金發展的重要一步。1926年，該合金的配方獲得---，并被稱為monelk-500。自monel合金問世以來已有100多年的歷史，而該合金及其后代仍廣泛應用，并預計這一趨勢將延續到未來。
monel合金在20世紀20年代和30年代迅速發展，因其對酸性食品如蔬菜和果汁的抗腐蝕性，與純鎳相似的易消毒性，成為制造廚房水槽、熱水器水箱、商用烹飪鍋、大容器、輸送管道和洗滌設備的理想材料。其殺菌能力還使其成為---設備制造的---，早在1916年就制造了高壓蒸汽消毒器。上半個世紀，monel合金主要應用于大型市政建筑的屋頂、排水溝、飾面和裝飾五金。從20世紀20年---始，monel合金進入建筑行業，為現代建筑中“白色金屬”的應用奠定了基礎。
monel合金的一個重大進展發生在1926年，通過在monel400合金中添加al并進行熱處理，形成微小的第二相分散體，---提高了合金的強度。這種強化后的合金被稱為k-monel，現在主要以monelk-500合金的商品名銷售。由于其---性能，k-monel廣泛應用于---設計和制造，尤其是monelk-500合金，其耐腐蝕性與monel合金相當，但強度幾乎是其三倍，具有明顯的優勢。monelk-500合金以monelk-500的名義銷售，主要用于螺旋槳軸、緊固件和外部硬件。美國---一直在使用monelk-500合金，其無磁性對---艦艇上可能暴露在磁------中的設備尤為重要。除高強度外，該合金還能抵抗多種腐蝕性環境，應用于地下和地面產品，包括井口組件、閥門、控制器、調節器、懸掛器和硬件服務。由于其---的抗海洋腐蝕性能，monelk-500合金還廣泛用于海上設備。
monel合金家族在過去的一個世紀里發展出許多衍生物，以提供各種特殊性能，持續至今。r-monel合金于1931年---發現，通過增加合金中s的含量---加工性能。然而，相對于歐美，我國對于鎳銅合金的標準仍較為滯后。我國早于1965年規定了ncu28-2.5-1.5的化學成分，并在1985年的gb/t5235-1985中引入了ncu40-2-1和ncu28-2.5-1.5兩種鎳銅合---號。直到2007年，我國在新的---gb/t5235-2007中增加了四個鎳銅合金的牌號，其中ncu30和ncu30-3-0.5分別對應上述的monel400合金和monelk-500合金。盡管我國已經研制出各種國產鎳銅合金產品，如板材、管材、絲、棒、鍛件等，但在一些領域的研究仍顯不夠豐富，一些潛在性能有待挖掘。
monel合金的合金化原理
鎳元素具有---的機械性能和對各種腐蝕環境的耐性。與其他金屬相比，鎳能溶解高濃度的合金元素，通過固溶或沉淀強化提高機械強度，是鎳基合金家族的“基礎”。在整個溫度范圍內，鎳基合金保持高強度、延展性和韌性，其奧氏體基體具有面心立方晶體結構，有利于復雜孿生/位錯亞結構的發展。由于鎳基合金對固溶體中合金元素的包容性---，---是cu元素，ni元素與cu元素可以實現完全互溶，不銹鋼和其他鐵基合金對固溶體中其他元素的包容性能不如鎳基合金。這種---的包容性使得鎳基合金可以保持較好的冶金穩定性[9]。通過在合金中添加其他元素，提供各種性能的方法促進了鎳基合金的發展。
銅元素與鎳可以完全互溶，提供了固溶強化的效果，增加了ni對非氧化酸的抗性，尤其是在海水、酸性和堿性介質、氯化物溶液以及氧化和還原氣體環境中。隨著cu含量的增加，加工硬化程度增加，層錯能降低，位錯密度增加，孿晶增加。此外，鋁和鈦可以在熱處理過程中通過析出γ-ni ">---%)通過形成保護性的al o 表面氧化層，隔絕內部材料與外部環境接觸，從而提高耐腐蝕性。鈦(0.35-0.85%)形成tic碳化物，而鋁和鈦經常一起使用，通過脫氧來增加耐腐蝕性。它們與氧氣結合形成氧化物，從而控制焊縫中的孔隙率。
除了上述元素外，monel合金還包含si、fe、mn、c、s等元素。碳(<0.25wt%)的存在不僅在室溫下增加強度，還具有抗蠕變性能。錳(<1.5%)提高耐蝕性和可焊性，可替代fe的作用，并通過形成m c ">---合金的工藝性能。si的添加提高了monel合金的耐磨性，同時增加了對熱加工溫度的敏感性。由于鎳基合金對固溶體中的元素包容性較好，si與ni和cu的相對含量差異將導致不同的化合物形成。鐵(<2.0%)可以提供較低成本的固溶強化，但可能對耐腐蝕性造成不利影響。fe還增加了c在ni中的溶解度，提高了耐高溫滲碳環境的能力。鈷(<0.25%)通過固溶強化提高高溫強度、抗滲碳和---。s元素有助于---合金的切削加工性能，在易切削型的monel合金中常會添加一定量的硫。
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