مقدمة في التركيب الكيميائي وخصائص مادة سبائك النحاس والنيكل (monel400/UNS 4400)

سبيكة مونيل-400 هي سبيكة قائمة على النيكل، تتكون بشكل أساسي من معدن النيكل وتحتوي أيضًا على معدن النحاس. تتميز بخصائص فيزيائية ممتازة مثل القوة العالية ومقاومة التآكل العالية، مع إظهار خصائص فيزيائية وميكانيكية جيدة أيضًا. لذلك، تُستخدم سبيكة مونيل-400 على نطاق واسع في المكونات الرئيسية في المجالات الصناعية المتقدمة مثل البتروكيماويات والطاقة النووية والصناعات الدفاعية. ومع ذلك، نظرًا للتوصيل الحراري المنخفض (21.744 واط/م ك) ومعامل التمدد الخطي (13.86) لسبيكة مونيل-400 × 10⁻⁶ كلفن، فإنها تكون عرضة لتأثير ميل التشقق الساخن أثناء عملية اللحام. في ظل ظروف التسخين والتبريد الموضعي، قد تحدث مشاكل خطيرة في الإجهاد والتشوه، مما يؤدي إلى حدوث تشققات تبلور في وصلات اللحام. حاليًا، الأبحاث حول الخصائص الميكانيكية لسبيكة مونيل-400 في درجات الحرارة العالية محدودة للغاية.

طريقة الاختبار

تم إجراء اختبار الشد في درجات الحرارة العالية لسبيكة مونيل-400 على آلة اختبار المحاكاة الحرارية Gleeble-1500D. وفقًا لمتطلبات الاختبار، يجب معالجة المادة عن طريق قطع سلك الموليبدينوم لإنتاج المواصفات التالية: عينة بقطر 6 مم وطول 120 مم. قبل إجراء التجربة، من الضروري التأكد من أن المعالجة السطحية للعينة نظيفة وقياس قطرها الأصلي. بعد تثبيت العينة على المحاكي الحراري، قم بقياس حجم المقياس بين المشبكين. يتم تحقيق تسخين العينة عن طريق وضع العينة في حلقة مغلقة للمحاكي. قم بتسخين العينة بمعدل 10 درجات مئوية في الثانية إلى 1100 درجة مئوية واحتفظ بها لمدة 3 دقائق، ثم قم بتبريدها بمعدل 3 درجات مئوية في الثانية إلى درجات حرارة اختبار مختلفة (600 درجة مئوية، 700 درجة مئوية، 800 درجة مئوية، 900 درجة مئوية، 1000 درجة مئوية، و 1100 درجة مئوية، على التوالي). عند كل درجة حرارة اختبار، ابدأ الشد بمعدل انفعال 10⁻³ في الثانية حتى تنكسر العينة. اكتملت العملية التجريبية بأكملها في حالة فراغ. أخيرًا، تم قطع سطح الكسر لعينة الشد في درجات الحرارة العالية يدويًا وصنع عينة مجهر إلكتروني ماسح. تم الانتهاء من مسح سطح الكسر تحت المجهر الإلكتروني الماسح.

النتائج

أداء الشد في درجات الحرارة العالية

يمكن رؤية منحنيات الإجهاد والانفعال تحت الشد عند درجات حرارة مختلفة في سبيكة مونيل-400 في الشكل 2. وفقًا للرسم البياني، مع زيادة درجة حرارة الاختبار، تضعف قوة سبيكة مونيل-400 بشكل كبير وتنخفض قوة الشد أيضًا. على سبيل المثال، تبلغ قوة الشد للسبيكة 106.49 ميجا باسكال عند درجة حرارة 600 درجة مئوية و 22.41 ميجا باسكال عند 1100 درجة مئوية، مما يشير إلى أن درجة حرارة التشوه لها تأثير كبير على مقاومة التشوه للسبيكة. التشوه المرن للسبيكة صغير نسبيًا، ولكن مع زيادة درجة الحرارة، يزداد التشوه اللدن بشكل كبير. الزيادة من 11.22٪ إلى 20.05٪ عند 900 درجة مئوية والزيادة في انكماش المقطع العرضي من 20.47٪ عند 700 درجة مئوية إلى 60.05٪ عند 900 درجة مئوية تشير إلى أن اللدونة تتحسن بشكل أفضل مع زيادة درجة حرارة الشد ضمن هذا النطاق الحراري. مع استمرار زيادة درجة حرارة الشد، يظهر لدونة السبيكة اتجاهًا تنازليًا، وتنخفض بشكل أساسي إلى المستوى عند 800 درجة مئوية عندما تصل إلى 1100 درجة مئوية. من المنحنى العام، يظهر اتجاهًا يزداد أولاً ثم يتناقص، مما يشير إلى أن لدونة سبيكة مونيل-400 في درجات الحرارة العالية تتحسن أولاً مع زيادة درجة حرارة الشد وتصل إلى أداء جيد عند حوالي 900 درجة مئوية. ثم، مع زيادة درجة حرارة الشد، تتدهور لدونة درجات الحرارة العالية حتى تقترب من مستوى درجات الحرارة المنخفضة.