A yw titaniwm yn aloi super?
Mathau o aloion tymheredd uchel
Yn yr erthygl hon byddwch yn dysgu
cyflwyno
Beth yw aloion tymheredd uchel?
Mathau o aloion tymheredd uchel
geiriau olaf
cyflwyno
Mae safonau cynhyrchu modern yn feichus iawn. Gofynnir yn gyson i beirianwyr a dylunwyr fodloni gofynion y diwydiant o ran perfformiad, hirhoedledd, cynaliadwyedd ac optimeiddio costau. Mae cynhyrchu diwydiannol mewn cyflwr o ddatblygiad cyson. Mae egwyddorion dylunio, dulliau cynhyrchu a deunyddiau newydd yn hanfodol ar gyfer arloesi.
Gall rhai diwydiannau fod yn arbennig o anodd, megis y diwydiant awyrofod. Mae cynhyrchion awyrofod yn destun amodau eithafol yn ystod eu bywyd gwasanaeth. Nid yw dulliau a deunyddiau traddodiadol yn ddigon i fodloni safonau'r diwydiant: dyna pam mae peirianwyr awyrofod yn defnyddio deunyddiau fel uwch-aloi.
Beth yw aloion tymheredd uchel?
Yn y bôn, mae superalloys yn ddeunyddiau ag ystadegau perfformiad eithafol. Priodweddau allweddol superalloys yw gwydnwch uchel, cryfder mecanyddol hynod o uchel, thermoelastigedd a bywyd hir. Eiddo pwysicaf superalloys yw eu gallu i weithredu ar dymheredd toddi uchel. Mae pob un o'r eiddo uchod yn gwneud uwch-aloau yn hanfodol i'r diwydiant awyrofod.
Roedd y syniad gwreiddiol i ddatblygu deunyddiau addas ar gyfer gweithredu mewn amodau eithafol yn deillio o'r awydd i ddylunio awyrennau a allai fynd â ni yn uwch ac yn gyflymach. Mae cysylltiad agos rhwng datblygiad superalloys ac ehangiad cyflym y diwydiant awyrofod ar ôl yr Ail Ryfel Byd.
Mathau o aloion tymheredd uchel
Mae yna lawer o fathau o aloion tymheredd uchel a ddefnyddir yn y diwydiant awyrofod. Un o'r amrywiadau a ddefnyddir amlaf yw uwch-aloi sy'n seiliedig ar ditaniwm. Mae gan ditaniwm pur ddwysedd cymharol isel, cryfder uchel ac ymwrthedd cyrydiad uchel. Yn ogystal, titaniwm yw'r unig elfen sy'n llosgi â nitrogen. Mae titaniwm mor gryf â dur ond mae'n pwyso bron i hanner cymaint. Mae'r priodweddau hyn yn unig yn ei wneud yn ddeunydd delfrydol ar gyfer y diwydiant awyrofod, lle mae'r gymhareb pwysau/cryfder yn hollbwysig. Mae titaniwm yn gymysg ag elfennau eraill mewn cyfrannau penodol i wella ymhellach ei briodweddau rhagorol.
Un o'r aloion sy'n seiliedig ar ditaniwm a ddefnyddir amlaf yw aloi Ti-6Al{-4V. Yn ogystal â thitaniwm, mae hefyd yn cynnwys alwminiwm a vanadium ac fe'i defnyddir yn bennaf mewn fframiau talwrn, blychau adenydd a strwythurau clymwr mewn awyrennau masnachol. Mae'r aloi yn dangos cydbwysedd da o briodweddau megis cryfder, hydwythedd, caledwch torri asgwrn, cryfder tymheredd uchel, priodweddau ymgripiad, weldadwyedd, prosesadwyedd ac ymarferoldeb poeth. Mae aloi Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo aloi yn aloi gwrthsefyll gwres a ddatblygwyd yn ail hanner y 1960au. Mae ei dymheredd ymwrthedd gwres tua 450 gradd. Defnyddir yr aloi hwn yn gyffredin mewn disgiau cywasgydd lle mai 500 gradd yw'r terfyn tymheredd uchaf. Mae aloi Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Cr-4Mo aloi, a elwir weithiau yn aloi "Ti17", yn aloi a ddatblygwyd yn yr Unol Daleithiau yn y 1970au sydd â chryfder uchel a chaledwch torri asgwrn rhagorol. Mae ei dymheredd ymwrthedd gwres tua 350 gradd. Mewn peiriannau awyrennau masnachol, gwneir y ffan a siafft mewn un darn i leihau pwysau injan. Mae gan Ti-10V-2Fe-3Al aloi galedwch rhagorol, cryfder uchel a chryfder blinder uchel, ac fe'i defnyddir yn bennaf ar gyfer offer glanio.
Yn ogystal ag aloion titaniwm, mae ferroalloys yn ddosbarth arall o aloion a ddefnyddir yn gyffredin mewn amrywiaeth o ddiwydiannau, gan gynnwys awyrofod a milwrol. Yn y bôn, aloion sy'n cynnwys haearn yn bennaf yw ferroalloys. Rhai o'r aloion haearn a ddefnyddir amlaf yw dur di-staen, haearn bwrw a dur carbon uchel. Yn gyffredinol, mae aloion fferrus yn dangos cydbwysedd da o eiddo, gan gynnwys ymwrthedd gwres a chorydiad, gwydnwch, cryfder a thermoelastigedd. Er nad ydynt yn arddangos priodweddau eithafol uwch-aloi sy'n seiliedig ar ditaniwm neu aloion tymheredd uchel eraill, mae eu rhwyddineb synthesis a chost-effeithiolrwydd yn eu gwneud yn amhrisiadwy.
Dosbarth pwysig arall o aloion ar gyfer y diwydiannau awyrofod a milwrol yw aloion alwminiwm. Mae cymhareb pwysau-i-gryfder alwminiwm amrwd eisoes yn drawiadol ar ei ben ei hun. Mae ychwanegu elfennau aloi fel copr, magnesiwm, manganîs, silicon, tun, nicel a sinc yn gwella'r priodweddau hyn, gan wneud aloion alwminiwm yn berffaith ar gyfer cymwysiadau milwrol ac awyrofod.
