Ligi tal-aluminju huma fost il-ftit metalli strutturali li jsiru aktar b'saħħithom aktar milli aktar fraġli hekk kif it-temperatura tinżel lejn iż-żero assolut. Dik l-imġieba tagħmilhom l-għażla awtomatika għal konteniment tal-gass naturali likwifikat, kolonni tas-separazzjoni tal-arja, strutturi ta 'kalamita superkondutturi u rigs tat-test krijoġeniċi, fejn l-azzar ikun jeħtieġ impatt-gradi ttestjati u kontroll bir-reqqa tat-temperatura-transizzjoni. Ir-raġuni tinsab fl-istruttura tal-kristall u fil-mod kif id-dislokazzjonijiet jimxu meta l-enerġija termali tkun kważi assenti.
Għaliex Wiċċ-Iċċentra l-Istruttura Kubika Tgħodd f'Temperatura Baxxa
L-aluminju għandu wiċċ-kannizzata kubika ċċentrata bi tnax-il sistema ta' slip, u ma juri l-ebda transizzjoni duttili-għa-fraġli tat-tip li jinstab fl-azzar kubi iċċentrat tal-ġisem-. It-tnaqqis tat-temperatura jgħolli l-istress meħtieġ biex iċċaqlaq id-dislokazzjonijiet filwaqt li jħalli n-numru ta 'sistemi ta' slip disponibbli mhux mibdul, sabiex il-materjal jibbies mingħajr ma jitlef il-kapaċità li jiddeforma plastikament. Dan huwa għaliex komponent tal-aluminju jista 'jiġi mkessaħ f'nitroġenu likwidu jew elju likwidu mingħajr it-telf f'daqqa ta' toughness li jakkumpanja azzar ferritiku.
Il-konduttività termali għolja tal-aluminju taħdem fl-istess direzzjoni: tiddistribwixxi s-sħana b'mod uniformi permezz ta 'komponent, u tillimita l-gradjenti termali lokali li inkella jiġġeneraw tensjonijiet sekondarji għolja f'ħajt tal-bastiment jew strut ta' appoġġ.
Xejriet tal-Proprjetà Mekkanika Taħt -150 grad
Il-biċċa l-kbira tal-ligi ta 'l-aluminju jiksbu saħħa tat-tensjoni u rendiment hekk kif it-temperatura tinżel taħt -150 grad, filwaqt li t-titwil jew iżid jew jibqa' essenzjalment stabbli minħabba li l-moviment ta 'dislokazzjoni huwa mrażżan u d-deformazzjoni tinfirex permezz tal-kannizzata aktar milli tiġi lokalizzata.
Is-saħħa tat-tensjoni togħla progressivament sa temperatura tal-elju likwidu, bl-akbar qligħ relattiv fil-familji 5xxx u 1xxx.
It-titwil jinżamm jew jittejjeb; liga 5083 pereżempju żżomm aktar minn 20% elongazzjoni f'-269 grad.
Is-sensittività tal-talja tonqos, għalhekk kampjuni tat-tensjoni b'talja juru inqas penali relattiva għal kampjuni lixxi milli f'temperatura tal-kamra.
It-tkabbir tax-xquq tal-għeja jista 'jaċċellera taħt ċikliżmu termali sever, għalhekk valutazzjoni tal-għeja termali hija meħtieġa għal komponenti krijoġeniċi mgħobbija ċiklikament.
It-toughness tal-ksur tibqa 'għoli, li hija l-proprjetà li tikkwalifika lill-familja tal-liga għal servizz ta' konteniment.
Bidliet metallurġiċi f'Temperatura Krijoġenika
Il-bidliet interessanti huma termodinamiċi aktar milli strutturali. Is-solubilità ta 'elementi ta' liga bħall-manjeżju taqa 'f'daqqa hekk kif it-temperatura tonqos, għalhekk kwalunkwe solut maħlul huwa ferm ogħla mill-limitu ta' ekwilibriju tiegħu. Id-diffużjoni hija effettivament iffriżata, madankollu, għalhekk it-twebbis tal-preċipitazzjoni ma jistax jipproċedi u ma jseħħx-tixjiħ żejjed waqt is-servizz. L-effetti prattiċi huma:
L-atomi tas-soluti jkomplu jpinnu d-dislokazzjonijiet, li hija raġuni waħda biex tiżdied is-saħħa tar-rendiment.
Il-proċessi kkontrollati ta' tixrid-, inklużi l-preċipitazzjoni u l-irkupru, huma mrażżna kważi kompletament.
Ma sseħħ l-ebda transizzjoni duttili-għa-fraġli, b'kuntrast mal-metalli kubi-ċentrati fil-ġisem.
Il-kontrazzjoni termali għandha titqies fid-disinn, minħabba li l-kontrazzjoni ta 'l-aluminju tvarja minn dik ta' l-azzar jew kompost li ħafna drabi tkun imbarrata.
Dawn il-karatteristiċi huma li jippermettu li l-aluminju jintuża għall-komponenti strutturali ta 'sistemi ta' kalamita superkondutturi, fejn materjal mhux-manjetiku, dimensjonali stabbli u termalment konduttiv huwa meħtieġ f'temperatura tal-elju likwidu.
Għażla ta' Liga għal Servizz Krijoġeniku
| Serje | Imġieba krijoġenika | Użu tipiku |
|---|---|---|
| 5xxx (Al-Mg) | Ebusija eċċezzjonali u żamma tad-duttilità; 5083 iżomm aktar minn 20% elongazzjoni f'-269 grad | Tankijiet LNG, bastimenti krijoġeniċi, strutturi wweldjati |
| 6xxx (Al-Mg-Si) | Weldability tajba u saħħa moderata; proprjetajiet stabbli darba ittemprat | Komponenti u appoġġi krijoġeniċi tal-bastiment |
| 1xxx (purità għolja) | Konduttività għolja ħafna b'rispons manjetiku baxx | Komponenti tal-kalamita superkondutturi u partijiet tal-kriostat |
| 3xxx (Al-Mn) | Formabilità tajba u saħħa krijoġenika moderata | Skambjatur tas-sħana u applikazzjonijiet ta 'katusi |
Is-serje 5xxx tibqa' l-workhorse għal konteniment krijoġeniku wweldjat minħabba li tgħaqqad toughness krijoġenika ma' temper mhux-sħana-ttrattat li mhux affettwat mis-sħana tal-iwweldjar. L-għażla tal-liga mbagħad tirfina għall-kontrazzjoni termali speċifika u r-rekwiżiti tas-saħħa tal-komponent.
Regoli tal-Iwweldjar u tal-Fabbrikazzjoni għal Servizz Krijoġeniku
L-iwweldjar huwa fejn id-disinn krijoġeniku l-aktar spiss ifalli, għalhekk il-fabbrikazzjoni hija kkontrollata minn proċeduri kwalifikati aktar milli bil-ġudizzju tal-operatur.
L-għażla tal-metall tal-mili għandha tipprevjeni l-qsim tas-solidifikazzjoni; fillers tal-manjeżju li jaqblu jew kemmxejn ogħla- huma tipiċi għal metall bażiku 5xxx.
Ir-riskju tal-porożità huwa kkontrollat permezz tal-indafa, il-gass protettiv niexef u l-konsumabbli mingħajr umdità-, peress li l-ġbir tal-idroġenu huwa s-sors ewlieni tal-porożità tal-weldjatura.
L-espansjoni termali mhux imqabbla bejn il-weldjatura u l-istruttura ta' ħdejn tinduċi stress residwu, li jiġi ġestit permezz ta' disinn konġunt, sekwenza ta' wweldjar bilanċjata u pre{0}}razza fejn meħtieġ.
It-trattament tas-sħana ta' wara-weldjatura ġeneralment jiġi evitat għal xogħol ta' 5xxx għax joffri ftit benefiċċju u jista' jnaqqas il-proprjetajiet; għal ligi li jistgħu jiġu trattati bis-sħana huwa kkontrollat sabiex it-temper ma jinqeridx.
Il-kwalifika tal-proċedura ssegwi standard xieraq tal-iwweldjar bħal ISO 15614-2 jew ASME Taqsima IX, filwaqt li l-pjanċa tal-bażi nnifisha hija fornuta lil ASTM B209 jew GB/T 3880.
Il-verifika tal-impatt u tat-toughness titwettaq fit-temperatura tas-servizz, mhux f'temperatura tal-kamra.
Mistoqsijiet Frekwenti
Q: Għaliex il-ligi tal-aluminju ma jsirux fraġli f'temperatura krijoġenika?
Il--kannizzata kubika ċċentrata tal-wiċċ tagħhom iżżomm tnax-il sistema ta' żlieq attivi hekk kif it-temperatura tinżel, u għalhekk il-metall jibbies mingħajr it-transizzjoni duttili-għal-fraġli li tidher fl-azzar kubi iċċentrat tal-ġisem-.
Q: Liema liga tal-aluminju tintuża l-aktar għat-trażżin tal-LNG?
Il-liga 5083 hija l-materjal ta 'referenza: iżżomm aktar minn 20% ta' titwil f'-269 grad, weldjatura mingħajr problema ta 'temper li tista' tiġi trattata bis-sħana u żżomm toughness għolja tal-ksur f'temperatura tas-servizz.
Q: Is-saħħa tiżdied meta l-aluminju jitkessaħ taħt -150 grad?
Iva. Is-saħħa tat-tensjoni u tal-produzzjoni tiżdied b'mod progressiv hekk kif it-temperatura tonqos, immexxija minn żieda fir-reżistenza għall-moviment ta 'dislokazzjoni, u d-duttilità normalment tinżamm jew tittejjeb fl-istess ħin.
Q: L-aluminju jista 'jiġi wweldjat għal reċipjenti krijoġeniċi mingħajr trattament tas-sħana ta' wara-weldjatura?
Għal ligi 5xxx post-it-trattament tas-sħana tal-weldjatura ġeneralment mhuwiex meħtieġ u jiġi evitat, iżda l-proċedura tal-iwweldjar għad trid tiġi kkwalifikata għal standard rikonoxxut biex tikkontrolla l-porożità, il-qsim u l-istress residwu.
Q: X'inhu r-riskju ewlieni tad-disinn fl-istrutturi tal-aluminju krijoġeniċi?
It-nuqqas ta 'qbil tal-kontrazzjoni termali kontra l-azzar maġenb jew l-istruttura komposta, li jiġġenera stress residwu u sekondarju, flimkien ma' tkabbir ta 'xquq ta' għeja taħt ċikliżmu termali ripetut.
Q: Għaliex l-aluminju ta'-purità għolja 1xxx jintuża f'sistemi superkonduttivi?
Tgħaqqad konduttività termali għolja ma 'rispons manjetiku baxx u tibqa' duttili f'temperatura tal-elju likwidu, li jaqbel mal-komponenti strutturali tal-kriostat u tal-kalamita.
