Monel合金简介

Monel合金属于Ni基合金，其主要化学成分是镍（Ni），最高含量可达67%)，另一个主要化学成分是铜（Cu），另含有少量铁（Fe），锰（Mn）和碳（C），硅（Si）等元素。

Monel合金的强度比纯镍高，并可耐受各种介质的腐蚀，包括快速流动的海水。Monel合金的加工方式包括热作加工，冷作加工，机加工和焊接。

1901年，国际镍公司（International Nickel Company (INCO)）的冶金学家罗伯特•克鲁克斯•斯坦利（Robert Crooks Stanley）创造了Monel合金。

Monel合金名称的来源，据息是为了向时任的公司董事长安布罗斯•蒙乃尔（Ambrose Monell）表达致敬，后来斯坦利先生也担任了国际镍公司董事长职位。Monel合金在1906年被授予了专利。

大家也许注意到，名称中漏掉了一个字母L，这是因为这个年代，不允许使用家族名称作为注册商标名称。现在，Monel商标已归属于特殊金属公司（Special Metals Corporation）。

Monel合金是一种昂贵的合金，其价格是纯铜和纯镍的5~10倍。因此，它仅用于那些无法用廉价替代品替代它的应用场合。

Monel合金的性能

Monel合金是一种固溶二元合金。由于Ni和Cu相互固溶，所以它也是一种单相合金。与钢相比，Monel合金机加工很困难，这主要是由于其快速加工硬化的特点所致。它需要以低转速和低进刀量进行车削。

Monel合金400的密度为8.80 g/cm3，熔化温度范围为1300~1350 °C，电导率约为34% IACS（IACS指国际退火铜标准导电率），退火态的硬度值为65 HRB。Monel合金400以其韧性好闻名，并可在相当大温度范围内保持这种韧性。

它可耐受各种酸碱的腐蚀，有些Monel合金甚至可耐受纯氧灼烧。它通常用于高腐蚀性环境。添加少量铝（Al）和钛（Ti）之后形成的Monel合金K-500，其耐蚀性与Monel合金400相同，但强度更高，这主要得益于时效处理时γ’相的形成。通常情况下，Monel合金比不锈钢材料昂贵很多。

Monel合金400在零度以下也能保持优异的力学性能，虽然强度和硬度会增加，但塑性或韧性只略有下降。即使在液氢中冷却，合金也不会发生韧脆转变，这也是Monel合金与有低温脆性黑色金属材料（钢和铁）最显著的区别。

Monel合金在很多环境下的耐蚀性较好，但在盐水下暴露时，易发生点锈；也无法耐受含有一氧化氮、硝酸、二氧化硫和次氯酸盐介质的腐蚀。使用Monel合金还会发生电化学腐蚀，换句话说，当铝，锌或铁材质的紧固件与Monel合金接触时，在某些特定情况下（例如在快速流动的海水使用），金属紧固件将被快速腐蚀掉。

Monel合金的用途

航天航空

在1960年代。Monel合金在航天航空器建造领域获得了大量订单。特别是用于建造试验性喷气式飞机的机身和蒙皮。例如北美X-15，可用于耐受极速飞行时气动摩擦时产生的大量热量。Monel合金在特别高的温度下，仍能保持其强度，使其能高的大气层飞行速度下保持形状稳定。

在航空器维护时，Monel合金被用作高温区域的锁线，以确保紧固件锁紧；出于经济性考虑，其他区域通常采用不锈钢材质的锁线。

石油开采和精炼

Monel 用于制作烃化装置中直接接触浓缩的氢氟酸的部件。Monel合金超常的抗氢氟酸腐蚀能力令人惊叹，它可耐受所有浓度的氢氟酸，耐受温度可达到氢氟酸的沸点。这可能是常用工程合金材料中耐蚀性最好的材料。Monel合金还能够耐受还原性环境下的各种硫化物和盐酸的腐蚀。

海洋工程

Monel合金的耐蚀性使其成为海工用途的理想材料，例如管路系统，泵轴，海水阀，曳绳钓钓线，篮状滤网。有些Monel合金是完全无磁性的，被用于制作扫雷舰的锚索，磁场测量设备的罩壳。在游艇上，Monel合金线被用于锁紧锚索卸扣，Monel合金还用于制作水箱和燃料箱和其他水下用装置，例如螺旋桨轴和龙骨螺栓。

曳绳钓钓线

需要注意的是，由于在海水中存在电化学腐蚀（双金属腐蚀）的问题，造船时，对Monel合金与其他金属（例如钢）之间务必进行隔绝处理，纽约时报1915年8月25日发表的一篇文章报道了一艘215英尺长游艇发生的事故：“首艘船体完全采用Monel合金建造的游艇，在仅仅六周的时间内就变成了碎片，被迫报废”，这正是拜电化学腐蚀所赐，游艇的钢结构龙骨与Monel合金接触后，很快被蚀薄，并最终导致了游艇船底的崩溃。

在海鸟研究方面，特别是鸟足识别环的制作材料选择上，用Monel合金制作的鸟足识别环已用于很多种类的海鸟上，例如生活在腐蚀性海水环境中的信天翁。

乐器

Monel合金被用于制造某些高质量乐器阀门活塞或转子，例如小号，大号和法国号。RotoSound公司于1962年使用Monel合金制作了电吉他的琴弦，这些琴弦被很多艺术家使用。2017年，阿达里奥琴弦公司（D'Addario string company）发布了一组小提琴琴弦产品，这种琴弦也是把Monel合金缠绕在D和G弦上的圆缠弦。

其他

用Monel合金制作的身份牌（二战期间美军士兵的身份牌（Dog tags）。

对各种酸和氧的优良耐蚀性，使Monel合金成为化工行业的一种优质材料。其他使用场景如：

1、铀浓缩，大多数用于六氟化铀大口径管道是用Monel合金制作的；

2、高压强反应性瓶装气体（例如HCl）调节阀；

3、二十世纪早期，Monel合金被广泛应用于蒸汽发电机组的过热蒸汽系统；

4、Monel合金也经常被用于制作厨房水槽和眼镜框架；

5、用于制作锅炉点火管的燃烧室；

6、设计寿命为10000年Long Now时钟（Clock of Long Now），在不使用贵金属的前提下，基于耐蚀性方面的担忧，时钟一些部件使用Monel合金材料制作。