1. Reakcia Monelových zliatin s kyslíkom pri vysokých teplotách
Nikel prednostne reaguje s kyslíkom za vznikuNiO(oxid nikelnatý), hustá vrstva oxidu, ktorá spočiatku pôsobí ako bariéra na spomalenie ďalšej oxidácie.
Keď teplota prekročí600 stupňovAtómy medi difundujú von cez vrstvu NiO a oxidujú za vznikuCu₂O(oxid meďný) aCuO(oxid meďnatý). Tieto oxidy medi sú menej husté ako NiO a majú slabú priľnavosť k matrici zliatiny.
Stopové prvky ako železo a mangán v zliatine tiež oxidujú za vzniku Fe203 a MnO, ktoré sú distribuované v oxidovej vrstve.
Zhoršenie odolnosti proti korózii: The mixed oxide layer (NiO-Cu₂O-CuO) becomes porous and prone to cracking at high temperatures (>600 stupňov). To umožňuje kyslíku prenikať do matrice zliatiny, spúšťať vnútornú oxidáciu a znižovať odolnosť zliatiny voči iným korozívnym médiám (napr. morskej vode, kyselinám) v následnom používaní.
Zníženie mechanických vlastností: Oxidácia spôsobuje stratu materiálu na povrchu zliatiny a vytvára koncentráciu napätia na rozhraní oxid-zliatiny. To vedie k zníženiu pevnosti v ťahu a ťažnosti Monelovej zliatiny. Pri cyklickom vysokoteplotnom zaťažení sa vrstva oxidu opakovane odlupuje, čím sa urýchľuje únavové zlyhanie.
Rozmerová nestabilita: Objemová expanzia nastáva počas tvorby oxidu, čo má za následok drsnosť povrchu a rozmerové odchýlky komponentov zliatiny, ktoré sú škodlivé pre aplikácie v presnom strojárstve.
2. Reakcia Monelových zliatin so sírou pri vysokých teplotách
Nikel reaguje so sírou za vznikuNiS(sulfid nikelnatý) a jeho deriváty (Ni3S2). Tieto sulfidy majú nízke teploty topenia (NiS sa topí pri 797 stupňoch) a keď teplota presiahne 600 stupňov, tvoria kvapalnú fázu, ktorá preniká pozdĺž hraníc zŕn zliatiny.
Meď v zliatine reaguje so sírou za vznikuCu₂S(sulfid meďnatý), ktorý tiež vykazuje penetračné charakteristiky na hranici zŕn.
Reakcia síry so zliatinou nevytvára ochrannú vrstvu; namiesto toho nepretržite eroduje matricu prostredníctvom difúzie po hraniciach zŕn.
Krehkosť na hranici zŕn: Kvapalný NiS a Cu₂S prenikajú cez hranice zŕn, čím sa oslabuje väzbová sila medzi zrnami. To spôsobuje, že zliatina vykazuje výraznú krehkosť pri vysokých teplotách, čo vedie kintergranulárna zlomeninaaj pri nízkom strese.
Zrýchlená korózna synergia: Sulfidačné produkty ničia celistvosť oxidovej vrstvy. V prostrediach, ktoré obsahujú kyslík aj síru, zliatina prechádza súčasnou oxidáciou a sulfidáciou, pričom vzniká sypká zmes oxidov a sulfidov. To má za následok arýchlosť korózie 5-10 krát vyššianež v jedinom oxidačnom alebo sulfidizačnom prostredí.
Strata odolnosti proti vysokej teplote-tečeniu: Tečenie je kľúčový spôsob zlyhania zliatin Monel v aplikáciách s vysokou{0}}tepelnou záťažou-. Poškodenie hraníc zŕn vyvolané sulfidáciou- znižuje odolnosť zliatiny voči tečeniu a skracuje jej životnosť pri zvýšených teplotách.
3. Praktické inžinierske implikácie
Aplikácia anti-oxidačných a anti{1}}sulfidačných náterov (napr. hliníkové difúzne nátery, keramické nátery).
Riadenie okolitej atmosféry na zníženie obsahu kyslíka a síry.
Výber modifikovaných tried Monel (napr. Monel K-500 s pridaným hliníkom a titánom na spevnenie precipitáciou) na zlepšenie stability pri vysokých teplotách.
