引言

看美國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)大片，如經(jīng)典的《拯救大兵瑞恩》，時(shí)常會(huì)看到相爭(zhēng)大兵們的隨身必帶的一塊金屬牌，這塊小牌可不能小覷，不僅代表其身份，被別人拿著，那就意味著掛了，所以打造這塊身份牌可不是一般的鋼鐵，那是比不銹鋼貴好幾倍、高耐腐蝕的蒙乃爾合金。這種合金，小到做吉他弦、大到用于航空航天、核武器，下面我們就來揭開這種合金的面紗

Monel合金簡(jiǎn)介

Monel合金屬于Ni基合金，其主要化學(xué)成分是鎳（Ni），最高含量可達(dá)67%)，另一個(gè)主要化學(xué)成分是銅（Cu），另含有少量鐵（Fe），錳（Mn）和碳（C），硅（Si）等元素。

Monel合金的強(qiáng)度比純鎳高，并可耐受各種介質(zhì)的腐蝕，包括快速流動(dòng)的海水。Monel合金的加工方式包括熱作加工，冷作加工，機(jī)加工和焊接。

1901年，國(guó)際鎳公司（International Nickel Company (INCO)）的冶金學(xué)家羅伯特?克魯克斯?斯坦利（Robert Crooks Stanley）創(chuàng)造了Monel合金。

Monel合金名稱的來源，據(jù)息是為了向時(shí)任的公司董事長(zhǎng)安布羅斯?蒙乃爾（Ambrose Monell）表達(dá)致敬，后來斯坦利先生也擔(dān)任了國(guó)際鎳公司董事長(zhǎng)職位。Monel合金在1906年被授予了專利。

大家也許注意到，名稱中漏掉了一個(gè)字母L，這是因?yàn)檫@個(gè)年代，不允許使用家族名稱作為注冊(cè)商標(biāo)名稱?，F(xiàn)在，Monel商標(biāo)已歸屬于特殊金屬公司（Special Metals Corporation）。

Monel合金是一種昂貴的合金，其價(jià)格是純銅和純鎳的5~10倍。因此，它僅用于那些無法用廉價(jià)替代品替代它的應(yīng)用場(chǎng)合。

Monel合金的性能

Monel合金是一種固溶二元合金。由于Ni和Cu相互固溶，所以它也是一種單相合金。與鋼相比，Monel合金機(jī)加工很困難，這主要是由于其快速加工硬化的特點(diǎn)所致。它需要以低轉(zhuǎn)速和低進(jìn)刀量進(jìn)行車削。

Monel合金400的密度為8.80 g/cm3，熔化溫度范圍為1300~1350 °C，電導(dǎo)率約為34% IACS（IACS指國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)電率），退火態(tài)的硬度值為65 HRB。Monel合金400以其韌性好聞名，并可在相當(dāng)大溫度范圍內(nèi)保持這種韌性。

它可耐受各種酸堿的腐蝕，有些Monel合金甚至可耐受純氧灼燒。它通常用于高腐蝕性環(huán)境。添加少量鋁（Al）和鈦（Ti）之后形成的Monel合金K-500，其耐蝕性與Monel合金400相同，但強(qiáng)度更高，這主要得益于時(shí)效處理時(shí)γ’相的形成。通常情況下，Monel合金比不銹鋼材料昂貴很多。

Monel合金400在零度以下也能保持優(yōu)異的力學(xué)性能，雖然強(qiáng)度和硬度會(huì)增加，但塑性或韌性只略有下降。即使在液氫中冷卻，合金也不會(huì)發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變，這也是Monel合金與有低溫脆性黑色金屬材料（鋼和鐵）最顯著的區(qū)別。

Monel合金在很多環(huán)境下的耐蝕性較好，但在鹽水下暴露時(shí)，易發(fā)生點(diǎn)銹；也無法耐受含有一氧化氮、硝酸、二氧化硫和次氯酸鹽介質(zhì)的腐蝕。使用Monel合金還會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，換句話說，當(dāng)鋁，鋅或鐵材質(zhì)的緊固件與Monel合金接觸時(shí)，在某些特定情況下（例如在快速流動(dòng)的海水使用），金屬緊固件將被快速腐蝕掉。

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領(lǐng)域獲得了大量訂單。特別是用于建造試驗(yàn)性噴氣式飛機(jī)的機(jī)身和蒙皮。例如北美X-15，可用于耐受極速飛行時(shí)氣動(dòng)摩擦?xí)r產(chǎn)生的大量熱量。Monel合金在特別高的溫度下，仍能保持其強(qiáng)度，使其能高的大氣層飛行速度下保持形狀穩(wěn)定。

在航空器維護(hù)時(shí)，Monel合金被用作高溫區(qū)域的鎖線，以確保緊固件鎖緊；出于經(jīng)濟(jì)性考慮，其他區(qū)域通常采用不銹鋼材質(zhì)的鎖線。

兩組鉆孔螺栓頭的安全鎖線

石油開采和精煉

Monel 用于制作烴化裝置中直接接觸濃縮的氫氟酸的部件。Monel合金超常的抗氫氟酸腐蝕能力令人驚嘆，它可耐受所有濃度的氫氟酸，耐受溫度可達(dá)到氫氟酸的沸點(diǎn)。這可能是常用工程合金材料中耐蝕性最好的材料。Monel合金還能夠耐受還原性環(huán)境下的各種硫化物和鹽酸的腐蝕。

海洋工程

Monel合金的耐蝕性使其成為海工用途的理想材料，例如管路系統(tǒng)，泵軸，海水閥，曳繩釣釣線，籃狀濾網(wǎng)。有些Monel合金是完全無磁性的，被用于制作掃雷艦的錨索，磁場(chǎng)測(cè)量設(shè)備的罩殼。在游艇上，Monel合金線被用于鎖緊錨索卸扣，Monel合金還用于制作水箱和燃料箱和其他水下用裝置，例如螺旋槳軸和龍骨螺栓。

曳繩釣釣線

需要注意的是，由于在海水中存在電化學(xué)腐蝕（雙金屬腐蝕）的問題，造船時(shí)，對(duì)Monel合金與其他金屬（例如鋼）之間務(wù)必進(jìn)行隔絕處理，紐約時(shí)報(bào)1915年8月25日發(fā)表的一篇文章報(bào)道了一艘215英尺長(zhǎng)游艇發(fā)生的事故：“首艘船體完全采用Monel合金建造的游艇，在僅僅六周的時(shí)間內(nèi)就變成了碎片，被迫報(bào)廢”，這正是拜電化學(xué)腐蝕所賜，游艇的鋼結(jié)構(gòu)龍骨與Monel合金接觸后，很快被蝕薄，并最終導(dǎo)致了游艇船底的崩潰。

在海鳥研究方面，特別是鳥足識(shí)別環(huán)的制作材料選擇上，用Monel合金制作的鳥足識(shí)別環(huán)已用于很多種類的海鳥上，例如生活在腐蝕性海水環(huán)境中的信天翁。

樂器

Monel合金被用于制造某些高質(zhì)量樂器閥門活塞或轉(zhuǎn)子，例如小號(hào)，大號(hào)和法國(guó)號(hào)。RotoSound公司于1962年使用Monel合金制作了電吉他的琴弦，這些琴弦被很多藝術(shù)家使用。2017年，阿達(dá)里奧琴弦公司（D'Addario string company）發(fā)布了一組小提琴琴弦產(chǎn)品，這種琴弦也是把Monel合金纏繞在D和G弦上的圓纏弦。

其他

用Monel合金制作的身份牌（二戰(zhàn)期間美軍士兵的身份牌（Dog tags）。

該身份牌在其本人信息的下方，還列出了其妻子的姓名和住址。左上角的小“A”代表其血型為A型，其下方的小“M”代表了他所使用的防毒面具的尺寸為中型。

對(duì)各種酸和氧的優(yōu)良耐蝕性，使Monel合金成為化工行業(yè)的一種優(yōu)質(zhì)材料。其他使用場(chǎng)景如：

1、鈾濃縮，大多數(shù)用于六氟化鈾大口徑管道是用Monel合金制作的；

2、高壓強(qiáng)反應(yīng)性瓶裝氣體（例如HCl）調(diào)節(jié)閥；

3、二十世紀(jì)早期，Monel合金被廣泛應(yīng)用于蒸汽發(fā)電機(jī)組的過熱蒸汽系統(tǒng)；

4、Monel合金也經(jīng)常被用于制作廚房水槽和眼鏡框架；

5、用于制作鍋爐點(diǎn)火管的燃燒室；

6、設(shè)計(jì)壽命為10000年Long Now時(shí)鐘（Clock of Long Now），在不使用貴金屬的前提下，基于耐蝕性方面的擔(dān)憂，時(shí)鐘一些部件使用Monel合金材料制作。