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Die Monel-400-Legierung ist eine Nickelbasislegierung, die hauptsächlich aus Nickelmetall besteht und auch Kupfermetall enthält. Sie weist ausgezeichnete physikalische Eigenschaften wie hohe Festigkeit und hohe Korrosionsbeständigkeit auf und zeigt gleichzeitig gute physikalische und mechanische Eigenschaften. Daher wird die Monel-400-Legierung in Schlüsselkomponenten in fortschrittlichen Industriezweigen wie der Petrochemie, der Kerntechnik und der Verteidigungsindustrie weit verbreitet eingesetzt. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit (21,744 W/mK) und des geringen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten (13,86) der Monel-400-Legierung × 10 ⁻ * K ' ist sie jedoch anfällig für Heißrissbildung während des Schweißprozesses. Unter lokalen Erwärmungs- und Kühlbedingungen können ernsthafte Spannungs- und Verformungsprobleme auftreten, die zu Schweißrissbildung in Schweißverbindungen führen. Derzeit gibt es nur sehr begrenzte Forschungsergebnisse zu den mechanischen Eigenschaften der Monel-400-Legierung bei hohen Temperaturen.
Prüfverfahren
Die Hochtemperatur-Zugprüfung der Monel-400-Legierung wurde auf der thermischen Simulationsprüfmaschine Gleeble-1500D durchgeführt. Gemäß den Prüfanforderungen muss das Material mittels Molybdändraht geschnitten werden, um Proben mit folgenden Spezifikationen herzustellen: φ sechs × A 120 mm. Vor der Durchführung des Experiments muss sichergestellt werden, dass die Oberfläche der Probe sauber ist und ihr ursprünglicher Durchmesser gemessen wird. Nach dem Einsetzen der Probe in den thermischen Simulator wird die Messlänge zwischen den beiden Klemmen gemessen. Die Erwärmung der Probe erfolgt, indem die Probe in einen geschlossenen Kreislauf des Simulators eingebracht wird. Die Probe wird mit einer Geschwindigkeit von 10 Grad Celsius pro Sekunde auf 1100 Grad Celsius erwärmt und 3 Minuten gehalten, dann wird sie mit einer Geschwindigkeit von 3 Grad Celsius pro Sekunde auf verschiedene Prüftemperaturen (600 Grad Celsius, 700 Grad Celsius, 800 Grad Celsius, 900 Grad Celsius, 1000 Grad Celsius und 1100 Grad Celsius) abgesenkt. Bei jeder Prüftemperatur wird mit einer Dehnrate von 10 hoch minus drei pro Sekunde gezogen, bis die Probe bricht. Der gesamte experimentelle Prozess wurde unter Vakuum durchgeführt. Abschließend wurde die Bruchfläche der Hochtemperatur-Zugprobe manuell abgesägt und zu einer Probe für das Rasterelektronenmikroskop verarbeitet. Die Untersuchung der Bruchfläche wurde unter dem Rasterelektronenmikroskop durchgeführt.
Ergebnisse
Hochtemperatur-Zugverhalten
Die Spannungs-Dehnungs-Kurven unter Zug bei verschiedenen Temperaturen sind in Abbildung 2 für die Monel-400-Legierung dargestellt. Laut Diagramm nimmt die Festigkeit der Monel-400-Legierung mit steigender Prüftemperatur deutlich ab, und auch die Zugfestigkeit sinkt. Beispielsweise beträgt die Zugfestigkeit der Legierung bei einer Temperatur von 600 ℃ 106,49 MPa und bei 1100 ℃ 22,41 MPa, was darauf hindeutet, dass die Verformungstemperatur einen erheblichen Einfluss auf den Verformungswiderstand der Legierung hat. Die elastische Verformung der Legierung ist relativ gering, aber mit steigender Temperatur nimmt die plastische Verformung erheblich zu. Die Zunahme von 11,22 % auf 20,05 % bei 900 ℃ und die Zunahme der Querschnittsschwunds von 20,47 % bei 700 ℃ auf 60,05 % bei 900 ℃ deuten darauf hin, dass die Plastizität in diesem Temperaturbereich mit steigender Zugtemperatur immer besser wird. Mit weiter steigender Zugtemperatur zeigt die Plastizität der Legierung einen abnehmenden Trend und fällt bei 1100 ℃ im Wesentlichen auf das Niveau von 800 ℃ ab. Aus der Gesamtkurve ergibt sich ein Trend, der zuerst ansteigt und dann abfällt, was darauf hindeutet, dass sich die Hochtemperaturplastizität der Monel-400-Legierung mit steigender Zugtemperatur zunächst verbessert und bei etwa 900 ℃ eine gute Leistung erzielt. Dann, mit steigender Zugtemperatur, verschlechtert sich die Hochtemperaturplastizität, bis sie sich dem Tieftemperaturniveau nähert.
