Ülevaade legeeritud materjalidest
Sulami määratlus
Sulam on homogeenne segu, mis koosneb kahest või enamast metallist või metallide ja mittemetalliliste elementide kombinatsioonist, millel on metallilised omadused. Sulami disaini kontseptsioon on kombineerida elemente nii, et optimeerida mehaanilisi, füüsikalisi ja keemilisi omadusi, et need vastaksid erinevate rakenduste spetsiifilistele nõuetele.
Legeermaterjalide klassifikatsioon
Legeermaterjale saab klassifitseerida nende põhielementide ja omaduste alusel järgmiselt:
● Rauasulamid:Need on rauapõhised sulamid, millele on lisatud selliseid elemente nagu süsinik, mangaan ja räni, mida kasutatakse peamiselt terasetööstuses ja valutööstuses.
●Alumiiniumisulamid:Need on alumiiniumil põhinevad sulamid, mis sisaldavad selliseid elemente nagu vask, magneesium ja tsink, mis on tuntud oma kerge, tugeva ning suurepäraste juhtivuse ja soojusomadustega.
● Vasesulamid:Need on vasepõhised sulamid, millele on lisatud selliseid elemente nagu tsink, tina ja plii, mis pakuvad head juhtivust, korrosioonikindlust ja töödeldavust.
● Magneesiumisulamid:Magneesiumipõhised sulamid, mis on tavaliselt kombineeritud alumiiniumi, tsingi ja mangaaniga, on kõige kergemad konstruktsioonimetallid, millel on hea löögikindlus ja soojuse hajumine.
●Niklisulamid:Niklipõhised sulamid sisaldavad selliseid elemente nagu kroom, raud ja koobalt ning neil on suurepärane korrosioonikindlus ja vastupidavus kõrgele temperatuurile.
● Titaanisulamid:Titaanipõhiseid sulameid, mis on tuntud oma suure tugevuse, madala tiheduse ja erakordse korrosioonikindluse poolest, kasutatakse kosmosetööstuses laialdaselt.
Rauasulamid
Rauasulamite koostis ja omadused
Rauasulamid koosnevad rauast koos mitmesuguste legeerivate elementidega, mis parandavad nende mehaanilisi omadusi. Ühised elemendid hõlmavad järgmist:
● Süsinik:Üks olulisemaid legeerivaid elemente, muutuv süsinikusisaldus rauasulamites mõjutab kõvadust ja sitkust. Suure süsinikusisaldusega sulamid pakuvad rohkem kõvadust, kuid vähem sitkust.
●Räni:Räni parandab rauasulamite tugevust ja sitkust ning seda kasutatakse sageli terase valmistamisel kasutatavates räni-rauasulamites desoksüdeerijana ja legeeriva ainena.
●Mangaan:Mangaan on ülioluline rauasulamite tugevuse ja kõvaduse suurendamiseks ning ferromangaani sulamid on olulised terase kulumis- ja korrosioonikindluse parandamiseks.
●Chromium:Kroom-raua sulamid tagavad suurepärase korrosioonikindluse ja tugevuse kõrgel temperatuuril, mida tavaliselt kasutatakse roostevaba terase ja eriteraste tootmisel.
Rauasulamite rakendused
Rauasulameid kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes, sealhulgas:
● Terasetööstus:Rauasulamid on terase tootmisel olulised lisandid, mida kasutatakse terase koostise muutmiseks ja omaduste parandamiseks.
● Valutööstus:Valuprotsessides parandavad rauasulamid malmtoodete mehaanilisi omadusi ja vastupidavust.
●Keevitusmaterjalid:Kvaliteetsete keevisliidete tagamiseks kasutatakse rauasulameid keevisvarraste ja räbusti tootmisel.
● Keemia- ja väetisetööstus:Rauasulamid toimivad katalüsaatoritena ja redutseerivatena kemikaalide ja väetiste tootmisel.
●Metallitöötlemine:Rauasulameid kasutatakse sellistes tööriistades nagu lõikeriistad ja vormid, parandades nende vastupidavust ja tõhusust.
Alumiiniumsulamid
Alumiiniumisulamite põhiomadused
Alumiiniumsulamid on tuntud oma kerge, suure tugevuse ja töötlemise lihtsuse poolest, mistõttu on need tänapäevastes tööstusharudes hädavajalikud. Peamised omadused hõlmavad järgmist:
● Kerge:Alumiiniumsulamitel on madal tihedus, ligikaudu 2,7 g/cm³, mistõttu need sobivad ideaalselt rakendusteks, mis nõuavad kaalu vähendamist.
● Kõrge tugevus:Legeerimise ja kuumtöötlemise kaudu võivad alumiiniumisulamid saavutada kõrge tõmbetugevuse, mõnede sulamite tõmbetugevus ületab 500 MPa.
●Suurepärane juhtivus:Puhas alumiinium on suurepärane elektri- ja soojusjuht ning alumiiniumisulamid säilitavad olulise osa nendest omadustest.
● Korrosioonikindlus:Alumiiniumsulamite pinnale moodustub looduslik oksiidikiht, mis tagab suurepärase korrosioonikindluse ning eritöötlused võivad seda omadust veelgi tugevdada.
● Töötlemise lihtsus:Alumiiniumsulamitel on hea plastilisus, mistõttu need sobivad valamiseks, ekstrusiooniks ja sepistamiseks.
Alumiiniumisulamite klassid ja rakendused
Alumiiniumsulamid klassifitseeritakse nende peamiste legeerivate elementide ja omaduste alusel. Mõned levinumad klassid hõlmavad järgmist:
●1xxx seeria:Puhas alumiinium, alumiiniumisisaldusega üle 99,00%, kasutatakse peamiselt elektritööstuses ja igapäevastes tarbekaupades.
●2xxx seeria:Vask on peamine legeerelement, mis parandab oluliselt tugevust pärast kuumtöötlust, mida tavaliselt kasutatakse kosmosetööstuses.
● 3xxx seeria:Mangaan on peamine legeerelement, millel on hea korrosioonikindlus, mida kasutatakse laialdaselt ehituses ja konstruktsioonimaterjalides.
● 4xxx seeria:Räni on peamine legeerelement, mis tagab kuumakindluse ja heade keevitusomaduste, sobib keevitusmaterjalide ja kuumakindlate komponentide jaoks.
●5xxx seeria:Magneesium on peamine legeerelement, millel on suurepärased mehaanilised omadused ja korrosioonikindlus, mida kasutatakse mere-, auto- ja kosmosetööstuses.
● 6xxx seeria:Magneesium ja räni on peamised legeerivad elemendid, mis tagavad hea tugevuse ja töödeldavuse, mida tavaliselt kasutatakse konstruktsioonimaterjalides.
● 7xxx seeria:Tsink on peamine legeerelement ja need sulamid pakuvad suurimat tugevust, mida tavaliselt kasutatakse õhusõidukite konstruktsioonides ja ülitugevates rakendustes.
● 8xxx seeria:Sisaldavad muid elemente, nagu raud ja nikkel, mis pakuvad head tugevust ja juhtivust, mida kasutatakse peamiselt elektritööstuses.
Alumiiniumsulamid kasutatakse erinevates sektorites, sealhulgas:
●Aerospace:Kerged ja ülitugevad alumiiniumsulamid on õhusõiduki konstruktsioonide ja komponentide jaoks hädavajalikud.
● Transport:Alumiiniumsulameid kasutatakse kergete auto- ja raudteekomponentide tootmiseks, mis parandavad kütusesäästlikkust.
●Elektritööstus:Alumiinium on eelistatud materjal kaablite ja trafode jaoks
●Ehitus:Alumiiniumsulamid on nende tugevuse, korrosioonikindluse ja esteetilise välimuse tõttu laialdaselt kasutusel arhitektuursetes konstruktsioonides, aknaraamides, ustes ja katusekatetes.
● Pakend:Alumiiniumisulameid, eriti fooliumide ja purkide kujul, kasutatakse pakenditööstuses laialdaselt, kuna need on kerged, mittetoksilised ja hästi taaskasutatavad.
Vasesulamid
Vasesulamite koostis ja omadused
Vasesulamid on tuntud oma suurepärase elektri- ja soojusjuhtivuse, korrosioonikindluse ja valmistamise lihtsuse poolest. Levinud vasesulamid hõlmavad järgmist:
● Messing (vase-tsingi sulam):Oma tugevuse, plastilisuse ja korrosioonikindluse poolest tuntud messingit kasutatakse tavaliselt mehaanilistes rakendustes, torustikes ja muusikariistades.
● Pronks (vase-tina sulam):See sulam pakub suurepärast korrosioonikindlust, kõvadust ja kulumiskindlust, mida kasutatakse sageli laagrites, puksides ja mererakendustes.
● Vase-nikli sulamid:Need sulamid tagavad suurepärase korrosioonikindluse merekeskkonnas, muutes need ideaalseks laevaehituses, avamereplatvormidel ja magestamistehastes.
●Berüllium vask:Kõrge tugevuse, kõvaduse ja korrosioonikindlusega berülliumvaske kasutatakse sageli täppisinstrumentides, elektripistikutes ja vedrudes.
Vasesulamite rakendused
Vasesulamid teenivad oma mitmekülgsuse ja ainulaadsete omaduste tõttu laias valikus tööstusharusid:
●Elektritööstus:Vasesulameid kasutatakse nende suurepärase juhtivuse tõttu laialdaselt elektripistikutes, juhtmestikus ja komponentides.
● Sanitaartehnilised tööd ja vedelike käitlemine:Messingit ja pronksi kasutatakse nende korrosioonikindluse tõttu tavaliselt ventiilide, liitmike ja muude sanitaartehniliste rakenduste jaoks.
●Meretööstus:Vase-nikli sulamid on eelistatud mererakendustes nende suurepärase vastupidavuse tõttu merevee korrosioonile.
● Täppistehnika:Berülliumvaske kasutatakse selle tugevuse ja vastupidavuse tõttu tööriistades, sädemevabades seadmetes ja täppiskomponentides.
Magneesiumi sulamid
Magneesiumisulamite omadused
Magneesiumisulamid on kõige kergemad konstruktsioonimetallid, millel on suurepärane tugevuse ja kaalu suhe, löökide neeldumine ja töödeldavus. Peamised omadused hõlmavad järgmist:
● Kerge:Magneesiumisulamid on 35% kergemad kui alumiinium ja 78% kergemad kui teras, mistõttu on need ideaalsed kaalutundlike rakenduste jaoks.
● Hea töödeldavus:Magneesiumisulamitel on suurepärane töödeldavus, mis võimaldab tõhusalt valmistada keerukaid ja täpseid osi.
● Löögi neeldumine:Nendel sulamitel on head lööki neelavad omadused, mistõttu on need kasulikud autotööstuses ja kosmosetööstuses.
● Soojuse hajumine:Magneesiumisulamid tagavad tõhusa soojuse hajumise, mis on elektroonika ja kõrge temperatuuriga komponentide jaoks ülioluline.
Magneesiumisulamite rakendused
Tänu nende kergele kaalule ja tugevusele kasutatakse magneesiumisulameid erinevates tööstusharudes:
●Autotööstus:Magneesiumisulameid kasutatakse mootorikomponentides, käigukasti korpustes ja ratastes, et vähendada sõiduki kaalu ja parandada kütusesäästlikkust.
●Lennukitööstus:Magneesiumisulameid kasutatakse lennuki osades ja kosmosekomponentides, kus kaalu vähendamine on kriitiline.
●Elektroonika:Magneesiumisulameid kasutatakse nende tugevus- ja soojuseraldusomaduste tõttu kergete sülearvutite, kaamerate ja mobiiltelefonide valmistamisel.
●Meditsiiniseadmed:Magneesiumisulameid kasutatakse bioresorbeeruvates implantaatides ja ortopeedilistes seadmetes nende biosobivuse tõttu.
Niklisulamid
Niklisulamite omadused
Niklisulamid on tuntud oma erakordse korrosioonikindluse, kõrge temperatuuri stabiilsuse ja mehaanilise tugevuse poolest. Need on tavaliselt legeeritud kroomi, raua ja muude elementidega, et parandada jõudlust äärmuslikes keskkondades. Peamised omadused hõlmavad järgmist:
● Korrosioonikindlus:Niklisulamitel on suurepärane vastupidavus oksüdatsioonile ja korrosioonile karmides keskkondades, sealhulgas merevees ja happelistes tingimustes.
● Kõrge temperatuuriga tugevus:Niklisulamid säilitavad oma tugevuse kõrgetel temperatuuridel, mistõttu need sobivad kasutamiseks kosmosetööstuses ja energiatootmises.
● Kulumiskindlus:Niklisulamid pakuvad head kulumiskindlust, mis on väärtuslik rakendustes, mis nõuavad pikaajalist vastupidavust.
Niklisulamite rakendused
Niklisulamid kasutatakse nõudlikes rakendustes erinevates sektorites:
●Lennukitööstus:Niklipõhiseid supersulameid kasutatakse nende kuumakindluse tõttu reaktiivmootorites, turbiinide labades ja muudes kõrge temperatuuriga komponentides.
●Keemiline töötlemine:Niklissulameid kasutatakse reaktorites, soojusvahetites ja torustikes, kus on oluline vastupidavus korrosioonile ja kõrgetele temperatuuridele.
● Elektritootmine:Niklisulamid kasutatakse tuumareaktorites ja gaasiturbiinides nende kõrge temperatuuri ja korrosioonikindluse tõttu.
●Meretööstus:Niklissulameid kasutatakse merekeskkonnas selliste rakenduste jaoks nagu pumbad, ventiilid ja merevee magestamisseadmed.
Titaanisulamid
Titaanisulamite omadused
Titaanisulamid on kerged, kuid tugevad, erakordse korrosioonikindluse ja kõrge temperatuuri stabiilsusega. Peamised omadused hõlmavad järgmist:
● Kõrge tugevuse ja kaalu suhe:Titaanisulamid on sama tugevad kui teras, kuid peaaegu 45% kergemad, mistõttu on need ideaalsed kosmose- ja suure jõudlusega rakendustes.
● Korrosioonikindlus:Titaanisulamid pakuvad silmapaistvat korrosioonikindlust, eriti merevees ja keemilises keskkonnas.
●Bioloogiline ühilduvus:Titaanisulamid on bioloogiliselt ühilduvad, mistõttu sobivad need meditsiiniliste implantaatide ja seadmete jaoks.
● Kõrge temperatuuri stabiilsus:Titaanisulamid taluvad äärmuslikke temperatuure, säilitades nende tugevuse ja terviklikkuse kosmose- ja tööstusrakendustes.
Titaanisulamite rakendused
Titaanisulameid kasutatakse laialdaselt tööstusharudes, kus kõrge tugevus, kerge kaal ja korrosioonikindlus on kriitilise tähtsusega:
●Lennukitööstus:Titaanisulameid kasutatakse nende suure tugevuse ja kaalusäästu tõttu lennukiraamides, mootorikomponentides ja telikutes.
●Meditsiiniseadmed:Titaanisulameid kasutatakse nende biosobivuse ja vastupidavuse tõttu ortopeedilistes implantaatides, hambaimplantaatides ja kirurgilistes instrumentides.
●Meretööstus:Titaanisulameid kasutatakse nende korrosioonikindluse tõttu veealustes komponentides, laevaehituses ja avamere puurimisel.
● Tööstuslikud rakendused:Titaanisulameid kasutatakse keemilise töötlemise tehastes, elektritootmises ja autotööstuses tugevust ja korrosioonikindlust nõudvate komponentide jaoks.
Järeldus
Legeermaterjalid mängivad kaasaegsetes tööstusharudes keskset rolli, pakkudes kohandatud lahendusi ainulaadsete tugevuse, kaalu, korrosioonikindluse ja vastupidavuse kombinatsioonidega. Lennundusest autotööstuseni, ehitusest meditsiiniseadmeteni – sulamimaterjalide mitmekülgsus muudab need asendamatuks lugematute rakenduste jaoks. Olgu selleks rauasulamite kõrge tugevus, alumiiniumsulamite kerged omadused või nikli- ja titaanisulamite korrosioonikindlus – sulamid on loodud vastama tänapäeva tehnoloogiliselt arenenud maailma erinevatele vajadustele.
Postitusaeg: 17. oktoober 2024