1. Monel Alaşımlarının Yüksek Sıcaklıklarda Oksijenle Reaksiyonu
Nikel tercihen oksijenle reaksiyona girerek oluşurNiO(nikel oksit), başlangıçta daha fazla oksidasyonu yavaşlatmak için bir bariyer görevi gören yoğun bir oksit tabakası.
Sıcaklık aşıldığında600 derecebakır atomları NiO tabakası boyunca dışarı doğru yayılır ve oksitlenerekCu₂O(bakır oksit) veCuO(kuprik oksit). Bu bakır oksitler NiO'dan daha az yoğundur ve alaşım matrisine zayıf yapışma özelliğine sahiptir.
Alaşımdaki demir ve manganez gibi eser elementler de oksitlenerek oksit tabakasında dağıtılan Fe₂O₃ ve MnO'yu oluşturur.
Korozyon Direncinin Bozulması: The mixed oxide layer (NiO-Cu₂O-CuO) becomes porous and prone to cracking at high temperatures (>600 derece). Bu, oksijenin alaşım matrisine nüfuz etmesine izin verir, dahili oksidasyonu tetikler ve sonraki serviste alaşımın diğer aşındırıcı ortamlara (örneğin deniz suyu, asitler) karşı direncini azaltır.
Mekanik Özelliklerde Azalma: Oksidasyon, alaşım yüzeyinde malzeme kaybına neden olur ve oksit-alaşım arayüzünde gerilim konsantrasyonu yaratır. Bu, Monel alaşımının çekme mukavemetinde ve sünekliğinde bir azalmaya yol açar. Döngüsel yüksek-sıcaklık yüklemesine maruz kaldığında, oksit tabakası tekrar tekrar soyulur ve yorulma arızasını hızlandırır.
Boyutsal Kararsızlık: Oksit oluşumu sırasında hacimsel genleşme meydana gelir, bu da hassas mühendislik uygulamalarına zarar veren yüzey pürüzlülüğüne ve alaşım bileşenlerinin boyutsal sapmalarına neden olur.
2. Monel Alaşımlarının Yüksek Sıcaklıklarda Kükürt ile Reaksiyonu
Nikel kükürt ile reaksiyona girerek oluşurNiS(nikel sülfür) ve türevleri (Ni₃S₂). Bu sülfitler düşük erime noktalarına sahiptir (NiS, 797 derecede erir) ve sıcaklık 600 dereceyi aştığında alaşımın tane sınırları boyunca nüfuz eden sıvı bir faz oluştururlar.
Alaşımdaki bakır kükürt ile reaksiyona girerekCu₂S(bakır sülfür), aynı zamanda tane sınırına nüfuz etme özellikleri de sergiler.
Sülfürün alaşımla reaksiyonu koruyucu bir tabaka oluşturmaz; bunun yerine, tane sınırı difüzyonu yoluyla matrisi sürekli olarak aşındırır.
Tane Sınırı Kırılganlığı: Sıvı NiS ve Cu₂S tane sınırlarına nüfuz ederek taneler arasındaki bağlanma kuvvetini zayıflatır. Bu, alaşımın yüksek sıcaklıklarda önemli ölçüde kırılganlık sergilemesine neden olur ve bu da alaşımıntaneler arası kırılmadüşük stres altında bile.
Hızlandırılmış Korozyon Sinerjisi: Sülfürasyon ürünleri oksit tabakasının bütünlüğünü bozar. Hem oksijen hem de kükürt içeren ortamlarda alaşım aynı anda oksidasyona ve sülfidasyona uğrayarak gevşek bir oksit ve sülfit karışımı oluşturur. Bu sonuç olarakkorozyon oranı 5–10 kat daha yüksektek bir oksitleyici veya sülfürleştirici ortamdan daha fazladır.
Yüksek-Sıcaklık Sürünme Direnci Kaybı: Sürünme, yüksek-sıcaklık yükü-uygulamalarındaki Monel alaşımlarının önemli bir arıza modudur. Sülfürleşme-nin neden olduğu tane sınırı hasarı, alaşımın sürünme direncini azaltır ve yüksek sıcaklıklarda servis ömrünü kısaltır.
3. Pratik Mühendislik Uygulamaları
Anti-oksidasyon ve anti-sülfidasyon kaplamalarının uygulanması (örneğin, alüminyum difüzyon kaplamaları, seramik kaplamalar).
Oksijen ve kükürt içeriğini azaltmak için ortam atmosferinin kontrol edilmesi.
Yüksek sıcaklık stabilitesini iyileştirmek için değiştirilmiş Monel kalitelerinin seçilmesi (örneğin, çökelme güçlendirmesi için ilave alüminyum ve titanyum içeren Monel K-500).
