रासायनिक संरचना और तांबा निकेल मिश्र धातु (monel400/UNS 4400) सामग्री के गुणों का परिचय

मोनेल-400 मिश्र धातु एक निकल आधारित मिश्र धातु है, जो मुख्य रूप से निकल धातु से बनी होती है और इसमें तांबे की धातु भी होती है। इसमें उच्च शक्ति और उच्च संक्षारण प्रतिरोध जैसे उत्कृष्ट भौतिक गुण होते हैं, साथ ही अच्छे भौतिक और यांत्रिक गुण भी प्रदर्शित होते हैं। इसलिए, मोनेल-400 मिश्र धातु का व्यापक रूप से पेट्रोकेमिकल, परमाणु और रक्षा उद्योगों जैसे उन्नत औद्योगिक क्षेत्रों में प्रमुख घटकों में उपयोग किया जाता है। हालांकि, मोनेल-400 मिश्र धातु की कम तापीय चालकता (21.744W/mK) और रैखिक विस्तार गुणांक (13.86) × 10⁻⁶ K⁻¹ के कारण, यह वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान हॉट क्रैकिंग प्रवृत्ति के प्रभाव के प्रति संवेदनशील है। स्थानीय हीटिंग और कूलिंग की स्थिति में, गंभीर तनाव और विरूपण की समस्याएं हो सकती हैं, जिससे वेल्डेड जोड़ों में वेल्ड सॉलिडिफिकेशन क्रैक हो सकते हैं। वर्तमान में, उच्च तापमान पर मोनेल-400 मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों पर शोध बहुत सीमित है।

परीक्षण विधि

मोनेल-400 मिश्र धातु का उच्च तापमान तन्यता परीक्षण ग्लीबल-1500डी थर्मल सिमुलेशन परीक्षण मशीन पर किया गया था। परीक्षण आवश्यकताओं के अनुसार, सामग्री को निम्नलिखित विनिर्देशों का उत्पादन करने के लिए मोलिब्डेनम तार कटाई द्वारा संसाधित करने की आवश्यकता है: Φ6 × 120 मिमी नमूना। प्रयोग करने से पहले, नमूने की सतह उपचार साफ है यह सुनिश्चित करना और उसके मूल व्यास को मापना आवश्यक है। थर्मल सिम्युलेटर पर नमूना स्थापित करने के बाद, दो क्लैंप के बीच गेज आकार को मापें। नमूने की हीटिंग सिम्युलेटर के एक बंद लूप में नमूना रखकर प्राप्त की जाती है। नमूने को 10 डिग्री सेल्सियस प्रति सेकंड की दर से 1100 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करें और 3 मिनट तक रखें, फिर इसे 3 डिग्री सेल्सियस प्रति सेकंड की दर से विभिन्न परीक्षण तापमानों (क्रमशः 600 डिग्री सेल्सियस, 700 डिग्री सेल्सियस, 800 डिग्री सेल्सियस, 900 डिग्री सेल्सियस, 1000 डिग्री सेल्सियस और 1100 डिग्री सेल्सियस) तक कम करें। प्रत्येक परीक्षण तापमान पर, नमूना टूटने तक 10⁻³ प्रति सेकंड की विकृति दर पर खींचना शुरू करें। पूरी प्रयोगात्मक प्रक्रिया निर्वात की स्थिति में पूरी की गई थी। अंत में, उच्च तापमान तन्यता नमूने की फ्रैक्चर सतह को मैन्युअल रूप से आरी से काटा गया और एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप नमूना बनाया गया। फ्रैक्चर सतह की स्कैनिंग स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत पूरी की गई थी।

परिणाम

उच्च तापमान तन्यता प्रदर्शन

विभिन्न तापमानों पर तनाव के तहत तनाव-विकृति वक्र चित्र 2 में मोनेल-400 मिश्र धातु में देखे जा सकते हैं। ग्राफ के अनुसार, जैसे-जैसे परीक्षण तापमान बढ़ता है, मोनेल-400 मिश्र धातु की शक्ति काफी कमजोर हो जाती है और तन्यता ताकत भी कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, 600 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर मिश्र धातु की तन्यता ताकत 106.49 एमपीए और 1100 डिग्री सेल्सियस पर 22.41 एमपीए है, जो दर्शाता है कि विरूपण तापमान का मिश्र धातु के विरूपण प्रतिरोध पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। मिश्र धातु का लोचदार विरूपण अपेक्षाकृत छोटा है, लेकिन तापमान में वृद्धि के साथ, प्लास्टिक विरूपण काफी बढ़ जाता है। 900 डिग्री सेल्सियस पर 11.22% से 20.05% तक की वृद्धि और 700 डिग्री सेल्सियस पर 20.47% से 900 डिग्री सेल्सियस पर क्रॉस-सेक्शनल संकोचन में वृद्धि इंगित करती है कि इस तापमान सीमा के भीतर तन्यता तापमान में वृद्धि के साथ प्लास्टिसिटी बेहतर होती जाती है। जैसे-जैसे खींचने का तापमान बढ़ता रहता है, मिश्र धातु की प्लास्टिसिटी में गिरावट की प्रवृत्ति दिखाई देती है, और जब यह 1100 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचता है तो यह मूल रूप से 800 डिग्री सेल्सियस के स्तर तक गिर जाता है। समग्र वक्र से, यह पहले बढ़कर फिर घटकर एक प्रवृत्ति दिखाता है, जो दर्शाता है कि मोनेल-400 मिश्र धातु की उच्च तापमान प्लास्टिसिटी पहले तन्यता तापमान में वृद्धि के साथ सुधरती है और लगभग 900 डिग्री सेल्सियस पर एक अच्छा प्रदर्शन प्राप्त करती है। फिर, तन्यता तापमान में वृद्धि के साथ, उच्च तापमान प्लास्टिसिटी खराब हो जाती है जब तक कि यह कम तापमान स्तर के करीब न पहुंच जाए।