Zamonaviy sanoatning asosi sifatida metall materiallarning ishlash o'zgarishlari aniq ilovalar uchun ularni tanlashga bevosita ta'sir qiladi. Magniy, rux, titan va alyuminiy qotishmalari-to'rtta asosiy yengil metall materiallar-zichlik, kuch, korroziyaga chidamlilik va ishlov berish qobiliyati kabi asosiy ko'rsatkichlarda sezilarli farqlarni ko'rsatadi.
I. Asosiy fizik xususiyatlarni taqqoslash
1. Zichlik va solishtirma kuch
1,7-1,9 g/sm³ zichlikdagi magniy qotishmalari eng engil strukturaviy metallar qatoriga kiradi. Ularning o'ziga xos kuchi (kuch/zichlik) 150-250 MPa/(g/sm³) ga etadi, bu alyuminiy qotishmalaridan (80-120 MPa/(g/sm³)) sezilarli darajada oshadi. Masalan, AZ91D magniy qotishmasi 6061 alyuminiy qotishmasining atigi 68% og'irligida 280 MPa kuchlanish kuchini saqlab turadi. Titan qotishmalari yuqori zichlikka (4,5 g / sm³) ega bo'lsa-da, ularning o'ziga xos kuchi hali ham 300 MPa / (g / sm³) dan oshadi, bu esa aerokosmik dvigatel pichoqlarining vaznini 30% ga kamaytirishga erishadi.
Rux qotishmalarining yuqori zichligi 6,6-7,2 g/sm³ va o'ziga xos quvvati atigi 40-60 MPa/(g/sm³) bo'ladi. Biroq, ularning yuqori o'ziga xos og'irligi alyuminiy qotishmalari bilan erishib bo'lmaydigan -quyma qo'llanmalarida- (devor qalinligi 1,2 mm bo'lishi kerak) 0,5 mm qalinlikdagi aniq tishli qoliplarga imkon beradi.
2. Issiqlik{1}}fizik xususiyatlari
Magniy qotishmasining issiqlik o'tkazuvchanligi (156 Vt / (m · K)) titanium qotishmasidan (6,7 Vt / (m · K)) 23 marta. Noutbuklarni sovutish modullarida magniy qotishma korpuslari CPU haroratini 8-10 darajaga kamaytirishi mumkin. Alyuminiy qotishmasi yuqori issiqlik o'tkazuvchanligini (237 Vt / (m · K)) namoyish etadi, ammo magniy qotishmasining engil ustunligi uning mobil qurilmalar issiqlik boshqaruvida ustunligini ta'minlaydi.
Titan qotishmasi 500 daraja haroratda xona haroratining 80% ini saqlaydi, alyuminiy qotishmasi esa 200 daraja haroratda 40% kuchini yo'qotadi. Issiqlikka chidamlilikdagi bu nomutanosiblik titanium qotishmasini samolyot dvigatelining yonish kameralari uchun tanlanadigan materialga aylantiradi, alyuminiy qotishmalari esa asosan atrof-muhit haroratining{6}}tuzilish qismlarida ishlatiladi.
II. Kimyoviy xossalari va korroziyaga chidamliligi
1. Oksidlanish harakati
Magniy havoda tezda 0,5-1 mkm qalinlikdagi MgO plyonka hosil qiladi, ammo bu plyonka g'ovakli va mo'rt bo'lib, 3,5% NaCl eritmasida 24 soat ichida chuqur korroziyani namoyon qiladi. Mikro-ark oksidlanish texnologiyasi magniy yuzalarida 20 m-qalinlikdagi keramik qoplama hosil qilib, korroziyaga chidamliligini o‘n barobar oshiradi.
Alyuminiy qotishma yuzalarida tabiiy ravishda hosil bo'lgan Al₂O₃ plyonkasi (3-5nm) dengiz muhitida o'n yildan ortiq xizmat muddatini saqlab, o'z-o'zini davolash xususiyatiga ega. Anodlangan 6061 alyuminiy qotishmasi 25 mkm qoplama qalinligiga erishadi, tuz purkash qarshiligi 2000 soatdan oshadi.
Titan qotishma yuzalarida hosil bo'lgan TiO₂ plyonkasi (2-10 nm) mukammal passivatsiya xususiyatlarini namoyish etadi, hatto aqua regia va konsentrlangan sulfat kislota kabi yuqori korroziv muhitda ham barqaror qoladi. Dengiz suvidagi sanoat sof titanining korroziya darajasi atigi 0,001 mm / a ni tashkil qiladi, bu 316L zanglamaydigan po'latdan yigirma bir qismidir.
2. Elektrokimyoviy korroziya
Sink qotishmalari nam muhitda intergranular korroziyaga moyil. Nopoklik elementlari (Pb, Cd) 0,005% dan oshganda, korroziya tezligi uch barobar ortadi. 0,1% Mg qo'shilishi Zn-Mg fazasini hosil qilib, elektrokimyoviy korroziyani sezilarli darajada inhibe qiladi.
Magniy qotishmalari elektrolitlardagi alyuminiy qotishmalariga (-1,66 V) nisbatan ancha past standart elektrod potentsialiga (-2,37 V) ega, bu magniy/alyuminiy interfeyslarida galvanik korroziyaga olib keladi. Izolyatsiya qiluvchi qoplamalarni yoki qurbonlik anodini himoya qilishni amalga oshirish korroziya tezligini 0,1 mm / a dan pastroq nazorat qilishi mumkin.
III. Ishlov berish va jarayonga moslashish
1. Kasting xususiyatlari
Magniy qotishmalarining erish nuqtasi (650 daraja) alyuminiy qotishmalaridan (660 daraja) 10 daraja pastroq, ammo pastroq yopishqoqlik, yuqori suyuqlik va yaxshi to'ldirish qobiliyatini namoyish etadi. Quyma ishlab chiqarishda magniy qotishma qoliplari 200 000 sikl xizmat muddatiga- erishadi, bu alyuminiy qotishmalaridan ikki baravar ko'p.
Rux qotishmalari eng past erish nuqtasiga (385 daraja) ega bo'lib, issiq{1}}kamerali quyma-quyma mashinalari orqali uzluksiz ishlab chiqarish imkonini beradi. Bu alyuminiy qotishmasini sovuq{5}}kamerali quyma-ga nisbatan ishlab chiqarish samaradorligini 40% ga oshiradi. Biroq, sink qotishmalari magniy qotishmalariga (0,5%) qaraganda yuqori qisqarish tezligini (0,6%) ko'rsatadi, bu esa aniqroq qolip dizaynini talab qiladi.
2. Deformatsiyalarni qayta ishlash
Alyuminiy qotishmalari prokat va ekstruziya kabi jarayonlar orqali 90% dan ko'proq deformatsiyaga erishishi mumkin, T6 holatida 6061 alyuminiy qotishmasi 290 MPa oquvchanlik darajasiga etadi. Biroq, magniy qotishmalari olti burchakli yopilgan (HCP) kristall tuzilishi tufayli xona haroratida yomon plastik deformatsiya qobiliyatini namoyish etadi. Bu cho'zilishni 8% dan 25% gacha oshirib, o'ta nozik taneli tuzilishga erishish uchun teng-burchak burchakli ekstruziyadan (ECAP) foydalanishni talab qiladi.
Titan qotishmalari juda yuqori ish qattiqlashuv tezligiga ega (n=0.4), kesish kuchi po'latdan 1,5 baravar ko'p. Yuqori{3}}haroratda zarb qilish (900–1000 daraja) -fazali mikro tuzilmalarni beradi, lekin bu uskunaning energiya sarfini 30% ga oshiradi. Yangi -tipdagi titan qotishmalari (masalan, Ti-5553) boshqariladigan barqarorlashtiruvchi elementlar tarkibi orqali xona haroratining shakllanuvchanligini-50% ga oshiradi.
IV. Odatda qo'llash stsenariylarini tahlil qilish
1. Aerokosmik sektor
Titan qotishmalari F-22 qiruvchi samolyoti tarkibining 41% ni tashkil qiladi. Uning TC4 qotishmasidan ishlab chiqarilgan qo'nish moslamasi nurlari -55 darajadan 600 darajagacha bo'lgan haroratlarda barqaror ishlashni saqlaydi. Magniy qotishmasi AZ31B sun'iy yo'ldosh moslamalarida og'irlikni 40% ga kamaytirishga erishadi, ammo kosmik muhitning korroziyaga chidamliligi talablariga javob beradigan nikel qoplamani talab qiladi.
7075-T6 alyuminiy qotishmasi Boeing 787 samolyotlarining 15% ni tashkil qiladi. Uning ishqalanish aralashtirish payvandlash (FSW) orqali birlashtirilgan qanot nayzalari an'anaviy perchinli tuzilmalar uchun atigi 70% bilan solishtirganda, asosiy materialning 90% ga yetadigan qo'shma mustahkamlikka erishadi.
2. Avtomobilsozlik sanoati
Magniy qotishma g'ildiraklari (masalan, AM60B) alyuminiy qotishma g'ildiraklarga nisbatan og'irlikni 35% ga kamaytiradi, lekin ikki baravar qimmat. Yarim{5}}qattiq inyeksion kalıplama (SSM) texnologiyasi magniyli qotishma g'ildirak ishlab chiqarish xarajatlarini 40% ga kamaytirishi mumkin.
Zinc alloy die-cast components hold an 80% market share in automotive door locks. The ZA8 alloy, after T5 heat treatment, achieves a hardness of 120 HB and exhibits three times the wear resistance of aluminium alloys. However, zinc alloys suffer from poor dimensional stability at elevated temperatures (>120 daraja ), ularning dvigatel qismlarida qo'llanilishini cheklaydi.
3. 3C Electronics
Magniy qotishmalari noutbuk korpuslarida 65% bozor ulushini egallaydi. AZ91D qotishmasi mikro yoy oksidlanishidan so'ng 1200 HV sirt qattiqligiga erishadi va aşınma qarshiligi bo'yicha zanglamaydigan po'latdan oshib ketadi. Alyuminiy qotishmasi 6063 smartfonning o'rta{8}}ramkalarining 80% ni tashkil qiladi, bu esa nanoimprinting texnologiyasi orqali teksturani 0,1 mm aniqlikda qayta ishlash imkonini beradi.
Titan qotishmalari katlanadigan ekranli mobil telefon ilgaklarida qo'llaniladi. -Ti-3Al-2.5V qotishmasi sovuq yigiruvdan oʻtadi va elastik modulini 105 GPa dan 120 GPa gacha oshiradi, bu esa 200 000 katlama aylanishiga boʻlgan talabga javob beradi.
