मोनेल K500 में अल और टीआई की प्राथमिक भूमिका निर्माण करना हैअंतरधात्विक अवक्षेपण चरणउम्र बढ़ने के ताप उपचार के दौरान, जो मिश्र धातु की ताकत और कठोरता में सुधार के लिए मौलिक तंत्र है। प्रक्रिया और सिद्धांत इस प्रकार हैं:
समाधान एनीलिंग चरण
मोनेल K500 को पहले 980-1040 डिग्री के तापमान तक गर्म किया जाता है और फिर तेजी से बुझाया जाता है। इस चरण में, अल और टीआई परमाणु एक सुपरसैचुरेटेड ठोस घोल बनाने के लिए निकल -कॉपर (-चरण) मैट्रिक्स में पूरी तरह से घुल जाते हैं। इस स्तर पर, मिश्र धातु की ताकत एनील्ड मोनेल 400 के समान है, क्योंकि मजबूत करने के चरण अभी तक शुरू नहीं हुए हैं।
उम्र बढ़ने की अवस्था
सुपरसैचुरेटेड ठोस घोल को 480-510 डिग्री तक गर्म किया जाता है और 4-6 घंटे तक रखा जाता है। इस नियंत्रित ताप उपचार के दौरान, अल और टीआई परमाणु मैट्रिक्स के भीतर धीरे-धीरे फैलते हैं और निकल परमाणुओं के साथ प्रतिक्रिया करके दो प्रकार के महीन, क्रमबद्ध इंटरमेटेलिक चरण बनाते हैं:
नि₃अल (गामा प्राइम, 'चरण): मैट्रिक्स में गोलाकार आकृति विज्ञान और समान वितरण के साथ, निकल और एल्यूमीनियम परमाणुओं के संयोजन से निर्मित।
नि₃ति (गामा डबल प्राइम, ″ चरण): निकल और टाइटेनियम परमाणुओं के बीच प्रतिक्रिया से उत्पन्न होता है, जो आम तौर पर 'चरणों' से छोटे आकार वाले सुई जैसे या डिस्क जैसे कणों के रूप में दिखाई देता है।
तंत्र को सुदृढ़ बनाना
ये महीन ′ और ″ अवक्षेप निकल {{0}कॉपर मैट्रिक्स के साथ सुसंगत हैं (यानी, उनके क्रिस्टल जाली मैट्रिक्स जाली के साथ अच्छी तरह से मेल खाते हैं)। वे मिश्र धातु के भीतर अव्यवस्थाओं की गति को अवरुद्ध करने के लिए "बाधाओं" के रूप में कार्य करते हैं। जब मिश्र धातु बाहरी तनाव के अधीन होती है, तो अव्यवस्थाओं को इन अवक्षेपों को बायपास करने या काटने की आवश्यकता होती है, जो अतिरिक्त ऊर्जा की खपत करती है और इस प्रकार मिश्र धातु में काफी सुधार करती है।परम तन्य शक्ति, उपज शक्ति, और कठोरता.
विशेष रूप से, अवक्षेपों का इष्टतम मात्रा अंश (कुल माइक्रोस्ट्रक्चर का 5-8%) सुनिश्चित करने के लिए अल और टीआई के सामग्री अनुपात को सख्ती से नियंत्रित किया जाता है (अल: 2.3-3.15 wt%; Ti: 0.35-0.85 wt%)। अल या टीआई की अत्यधिक सामग्री से मोटे अवक्षेपों का निर्माण होगा, जो न केवल मजबूती के प्रभाव को कम करेगा बल्कि मिश्र धातु की कठोरता को भी कम करेगा।
वर्षा को मजबूत करने के अलावा, अल और टीआई मोनेल K500 के प्रदर्शन में सहायक लाभ भी प्रदान करते हैं:
Ni₃Al और Ni₃Ti अवक्षेपों में उच्च तापीय स्थिरता होती है और 315 डिग्री से कम तापमान पर तेजी से मोटे नहीं होते हैं। यह मोनेल K500 को मध्यम तापमान वाले सेवा वातावरणों में अपनी उच्च शक्ति बनाए रखने की अनुमति देता है, जो ठंडे तापमान वाले मोनेल 400 (जिसकी शक्ति 200 डिग्री से ऊपर तेजी से कम हो जाती है) की तुलना में एक प्रमुख लाभ है। इसके अतिरिक्त, अल उच्च तापमान पर मिश्र धातु की सतह पर एक पतली, सघन एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al₂O₃) फिल्म बना सकता है, जो निकल ऑक्साइड (NiO) फिल्म को पूरक करता है और मिश्र धातु की गुणवत्ता को बढ़ाता है।उच्च-तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोध.
ट्रेस टीआई एक के रूप में कार्य कर सकता हैअनाज परिशोधकमोनेल K500 की जमने की प्रक्रिया के दौरान। Ti मिश्र धातु में कार्बन के साथ मिलकर बारीक टाइटेनियम कार्बाइड (TiC) कण बनाता है, जो जमने के दौरान विषम न्यूक्लियेशन साइटों के रूप में काम करता है। यह अनाज के विकास को रोकता है, जिसके परिणामस्वरूप अनाज की संरचना बेहतर होती है। महीन दाने का आकार न केवल मिश्र धातु की ताकत में सुधार करता है (हॉल - पेट्च संबंध के बाद) बल्कि इसकी कठोरता और थकान प्रतिरोध को भी बढ़ाता है।
संक्षारण प्रतिरोध को कम करने वाले कुछ मजबूत तत्वों के विपरीत, अल और टीआई मोनेल K500 के अंतर्निहित संक्षारण प्रतिरोध से समझौता नहीं करते हैं। अल और टीआई द्वारा निर्मित अवक्षेप रासायनिक रूप से स्थिर होते हैं और संक्षारक मीडिया (उदाहरण के लिए, समुद्री जल, एसिड को कम करने वाले) में निकल तांबे के मैट्रिक्स के साथ गैल्वेनिक कोशिकाएं नहीं बनाते हैं। यह सुनिश्चित करता है कि मोनेल K500 उच्च शक्ति प्राप्त करते हुए मोनेल 400 के समान संक्षारण प्रतिरोध को बरकरार रखता है।
मोनेल 400 में अल और टीआई को जानबूझकर शामिल नहीं किया गया है, इसलिए इसे सीमित ताकत में सुधार के साथ केवल ठंडे काम से मजबूत किया जा सकता है। निम्नलिखित तालिका मोनेल K500 के प्रदर्शन पर Al और Ti के प्रभाव का सारांश प्रस्तुत करती है:
निष्कर्षतः, एल्यूमीनियम और टाइटेनियम हैंमहत्वपूर्ण कार्यात्मक तत्वमोनेल K500 का. उनका सटीक जोड़ वर्षा को मजबूत करने में सक्षम बनाता है, उच्च तापमान स्थिरता में सुधार करता है, अनाज की संरचना को परिष्कृत करता है, और संक्षारण प्रतिरोध को बनाए रखता है, जिससे मोनेल K500 एक उच्च {3} शक्ति संक्षारण प्रतिरोधी मिश्र धातु बन जाता है जो कठोर वातावरण में भार वहन करने वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
