1. Reakcija legura monela s kisikom na visokim temperaturama
Nikl prvenstveno reaguje sa kiseonikom da bi se formiraoNiO(nikl oksid), gusti sloj oksida koji u početku djeluje kao barijera za usporavanje daljnje oksidacije.
Kada temperatura pređe600 stepeni, atomi bakra difundiraju prema van kroz sloj NiO i oksidiraju da se formirajuCu₂O(bakrov oksid) iCuO(kuprin oksid). Ovi bakreni oksidi su manje gustoće od NiO i slabo prianjaju na matricu legure.
Elementi u tragovima kao što su željezo i mangan u leguri također oksidiraju i formiraju Fe₂O₃ i MnO, koji su raspoređeni u oksidnom sloju.
Degradacija otpornosti na koroziju: The mixed oxide layer (NiO-Cu₂O-CuO) becomes porous and prone to cracking at high temperatures (>600 stepeni). Ovo omogućava kiseoniku da prodre u matricu legure, pokrećući unutrašnju oksidaciju i smanjujući otpornost legure na druge korozivne medije (npr. morsku vodu, kiseline) u kasnijoj upotrebi.
Smanjenje mehaničkih svojstava: Oksidacija uzrokuje gubitak materijala na površini legure i stvara koncentraciju naprezanja na sučelju oksid-legure. To dovodi do smanjenja vlačne čvrstoće i duktilnosti legure Monel. Kada je podvrgnut cikličkom opterećenju visoke{3}}temperature, sloj oksida se više puta ljušti, ubrzavajući kvar od zamora.
Dimenzionalna nestabilnost: Zapreminsko širenje se događa tokom formiranja oksida, što rezultira hrapavosti površine i dimenzionalnim odstupanjima komponenti legure, što je štetno za primjene u preciznom inženjerstvu.
2. Reakcija legura monela sa sumporom na visokim temperaturama
Nikl reaguje sa sumporom i nastajeNiS(nikl sulfid) i njegovi derivati (Ni₃S₂). Ovi sulfidi imaju niske tačke topljenja (NiS se topi na 797 stepeni), a kada temperatura pređe 600 stepeni, formiraju tečnu fazu koja prodire duž granica zrna legure.
Bakar u leguri reaguje sa sumporom i nastajeCu₂S(bakar sulfid), koji takođe pokazuje karakteristike penetracije na granici zrna.
Reakcija sumpora sa legurom ne stvara zaštitni sloj; umjesto toga, kontinuirano erodira matricu kroz difuziju na granici zrna.
Krtost granice zrna: Tečni NiS i Cu₂S prodiru kroz granice zrna, slabeći vezu između zrna. To uzrokuje da legura pokazuje značajnu lomljivost na visokim temperaturama, što dovodi dointergranularni prelomčak i pod niskim stresom.
Ubrzana sinergija korozije: Proizvodi sulfidacije uništavaju integritet oksidnog sloja. U sredinama koje sadrže i kisik i sumpor, legura prolazi kroz istovremenu oksidaciju i sulfidaciju, formirajući labavu mješavinu oksida i sulfida. Ovo rezultira abrzina korozije 5-10 puta većanego u jednom oksidirajućem ili sulfidizirajućem okruženju.
Gubitak otpora-puzanja na visoke temperature: Puzanje je ključni način kvara Monel legura u aplikacijama koje nose visoko-temperaturno opterećenje-. Oštećenje granice zrna izazvano sulfidacijom smanjuje otpornost legure na puzanje, skraćujući njen vijek trajanja na povišenim temperaturama.
3. Praktične inženjerske implikacije
Nanošenje anti-oksidacionih i anti-sulfidacionih premaza (npr. aluminijumski difuzioni premazi, keramički premazi).
Kontrola ambijentalne atmosfere za smanjenje sadržaja kiseonika i sumpora.
Odabir modificiranih klasa Monela (npr. Monel K-500 sa dodatkom aluminijuma i titana za ojačanje padavina) za poboljšanje stabilnosti na visokim temperaturama.
