Introduction à la composition chimique et aux propriétés de l'alliage de cuivre et de nickel (monel400/UNS 4400)

L'alliage Monel-400 est un alliage à base de nickel, principalement composé de nickel métallique et contenant également du cuivre métallique. Il possède d'excellentes propriétés physiques telles qu'une résistance élevée et une résistance élevée à la corrosion, tout en présentant également de bonnes propriétés physiques et mécaniques. Par conséquent, l’alliage Monel-400 est largement utilisé dans les composants clés des domaines industriels avancés tels que les industries pétrochimiques, nucléaires et de défense. Cependant, en raison de la faible conductivité thermique (21,744 W/mK) et du coefficient de dilatation linéaire (13,86) de l'alliage monel-400 × 10 ⁻ * K', il est donc sensible à l'influence de la tendance à la fissuration à chaud pendant le processus de soudage. Dans des conditions locales de chauffage et de refroidissement, de graves problèmes de contrainte et de déformation peuvent survenir, entraînant l'apparition de fissures de solidification des soudures dans les joints soudés. Actuellement, les recherches sur les propriétés mécaniques de l’alliage monel-400 à haute température sont très limitées.

méthode d'essai

L'essai de traction à haute température de l'alliage Monel-400 a été réalisé sur la machine d'essai de simulation thermique Gleeble-1500D. Selon les exigences du test, le matériau doit être traité par découpe au fil de molybdène pour produire les spécifications suivantes : φ six × un échantillon de 120 mm. Avant de réaliser l’expérience, il est nécessaire de s’assurer que le traitement de surface de l’éprouvette est propre et de mesurer son diamètre d’origine. Après avoir installé l’échantillon sur le simulateur thermique, mesurez la taille de la jauge entre les deux pinces. Le chauffage de l'échantillon est réalisé en plaçant l'échantillon dans une boucle fermée du simulateur. Chauffez l'échantillon à une vitesse de 10 degrés Celsius par seconde jusqu'à 1 100 degrés Celsius et maintenez-le pendant 3 minutes, puis abaissez-le à une vitesse de 3 degrés Celsius par seconde à différentes températures de test (600 degrés Celsius, 700 degrés Celsius, 800 degrés Celsius, 900 degrés Celsius, 1 000 degrés Celsius et 1 100 degrés Celsius, respectivement). À chaque température de test, commencez à étirer à une vitesse de déformation de 10 fois cubes négatives par seconde jusqu'à ce que l'échantillon se fracture. L’ensemble du processus expérimental a été réalisé sous vide. Enfin, la surface de fracture de l’échantillon de traction à haute température a été sciée manuellement et transformée en échantillon au microscope électronique à balayage. Le balayage de la surface de fracture a été réalisé au microscope électronique à balayage.

Résultats

Performances de traction à haute température

Les courbes contrainte-déformation sous tension à différentes températures sont visibles dans l'alliage Monel-400 sur la figure 2. Selon le graphique, à mesure que la température d'essai augmente, la résistance de l'alliage Monel-400 s'affaiblit considérablement et la résistance à la traction diminue également. Par exemple, la résistance à la traction de l'alliage est de 106,49 MPa à une température de 600 ℃ et de 22,41 MPa à 1 100 ℃, ce qui indique que la température de déformation a un impact significatif sur la résistance à la déformation de l'alliage. La déformation élastique de l'alliage est relativement faible, mais avec l'augmentation de la température, la déformation plastique augmente considérablement. L'augmentation de 11,22 % à 20,05 % à 900 ℃ et l'augmentation du retrait transversal de 20,47 % à 700 ℃ à 60,05 % à 900 ℃ indiquent que la plasticité s'améliore de plus en plus avec l'augmentation de la température de traction dans cette plage de température. À mesure que la température d'étirement continue d'augmenter, la plasticité de l'alliage montre une tendance à la baisse et diminue essentiellement jusqu'au niveau de 800 ℃ lorsqu'elle atteint 1 100 ℃. La courbe globale montre une tendance à la hausse puis à la diminution, ce qui indique que la plasticité à haute température de l'alliage Monel-400 s'améliore d'abord avec l'augmentation de la température de traction et atteint une bonne performance à environ 900 ℃. Ensuite, avec l’augmentation de la température de traction, la plasticité à haute température se détériore jusqu’à se rapprocher du niveau à basse température.