အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်သတ္တုဗေဒတွင် လီသီယမ်၏အခန်းကဏ္ဍ

အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်တွင် လီသီယမ်၏ အခန်းကဏ္ဍ

လစ်သီယမ် (Li) သည် ဒြပ်စင်ဇယားတွင် အပေါ့ပါးဆုံး အယ်ကာလီ သတ္တုဖြစ်ပြီး အလွိုင်းများတွင် အသုံးပြုမှုသည် နှိုင်းယှဉ်လျှင် နည်းပါးသော်လည်း အလူမီနီယမ် (Al) အလွိုင်းများ၏ ဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် ၎င်း၏ သက်ရောက်မှုမှာ သိသာထင်ရှားပါသည်။ အလူမီနီယမ် အလွိုင်း သတ္တုဗေဒတွင် လစ်သီယမ်ကို မဟာဗျူဟာမြောက် အလွိုင်းဒြပ်စင်အဖြစ် လူသိများသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ၎င်းသည် သိပ်သည်းဆကို လျှော့ချပေးနိုင်ခြင်း၊ elastic modulus ကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်ခြင်းနှင့် အထူးသဖြင့် မြင့်မားသော ခိုင်ခံ့မှုနှင့် အလေးချိန်အချိုး လိုအပ်သည့် အသုံးချမှုများတွင် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ စွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုးတက်စေနိုင်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ဤဆောင်းပါးတွင် အလူမီနီယမ် အလွိုင်းများတွင် လစ်သီယမ်၏ အခန်းကဏ္ဍ၊ ၎င်း၏ သတ္တုဗေဒ ယန္တရားများ၊ လုပ်ငန်းစဉ်ဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုများနှင့် အသုံးချမှု ဥပမာများနှင့် ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု လမ်းညွှန်ချက်များကို ဆွေးနွေးထားသည်။

လစ်သီယမ်သည် အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်များအတွက် အဘယ်ကြောင့်အရေးကြီးသနည်း။

အလူမီနီယမ်ထဲသို့ လီသီယမ်ကို ထည့်သွင်းရခြင်း၏ အဓိက အကြောင်းရင်းမှာ ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ထိရောက်မှုဖြစ်သည်။ ယေဘုယျအားဖြင့် အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်များတွင် လီသီယမ်ကို ထည့်သွင်းခြင်းဖြင့်-

၁။ အစိတ်အပိုင်းသည် ပိုမိုပေါ့ပါးလာစေရန်အတွက် အလွိုင်း၏ သိပ်သည်းဆကို လျှော့ချပါ။
၂။ ဖွဲ့စည်းပုံကို elastic deformation မှ ပိုမိုခံနိုင်ရည်ရှိစေရန် ကူညီပေးသည့် elasticity (stiffness) modulus ကို မြှင့်တင်ပေးသည်။
၃။ Cu၊ Mg နှင့် Zr ကဲ့သို့သော အခြားဒြပ်စင်များနှင့် ပေါင်းစပ်သောအခါ မိုးရွာသွန်းမှုအားကောင်းစေသည့် ယန္တရားများမှတစ်ဆင့် အစွမ်းသတ္တိကို တိုးမြှင့်ပါ။
၄။ မိုးရွာသွန်းမှုနှင့် အသွင်အပြင် ဝိသေသလက္ခဏာများကို ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့် ခိုင်ခံ့မှု၊ ပင်ပန်းနွမ်းနယ်မှု အက်ကွဲမှု ခံနိုင်ရည်နှင့် ချေးခြင်း စွမ်းဆောင်ရည်ကို ထိခိုက်စေပါသည်။

အာကာသယာဉ်လုပ်ငန်းတွင် အလေးချိန်လျှော့ချခြင်းသည် လောင်စာဆီချွေတာမှုနှင့် ဝန်တင်မှုတိုးလာခြင်းကို အဓိပ္ပာယ်ဖွင့်ဆိုသည်။ ထို့ကြောင့် Al-Li အလွိုင်းများသည် လေယာဉ်တည်ဆောက်ပုံများ၊ cryogenic တင့်ကားများနှင့် အာကာသလွှတ်တင်ရေးအစိတ်အပိုင်းအချို့အတွက် “ပရီမီယံ” အလွိုင်းမိသားစုများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်လာခဲ့သည်။

သတ္တုဗေဒဆိုင်ရာ အခြေခံမူများ- အလူမီနီယမ်တွင် လစ်သီယမ်က ဘာလုပ်သလဲ။

၁။ သိပ်သည်းဆနှင့် တောင့်တင်းမှုအပေါ် အကျိုးသက်ရောက်မှု

လီသီယမ်တွင် အက်တမ်အလေးချိန် အလွန်သေးငယ်သည်။ အလူမီနီယမ်သို့ ထည့်လိုက်သောအခါ သိပ်သည်းဆသည် အက်တမ်ထုထည်အရ အနည်းငယ်တိုးလာသော်လည်း လက်တွေ့တွင် အလွိုင်း၏ သိပ်သည်းဆ လျော့ကျသွားသည်။ အတွေ့အကြုံအရ လီသီယမ် ၁% ခန့် ထည့်ခြင်းဖြင့် သိပ်သည်းဆကို လျှော့ချနိုင်ပြီး တစ်ချိန်တည်းမှာပင် elastic modulus ကို တိုးစေနိုင်သည်။ ဤပေါင်းစပ်မှုသည် ဖွဲ့စည်းပုံဒီဇိုင်းတွင် အလွန်တန်ဖိုးရှိသော parameter တစ်ခုဖြစ်သည့် stiffness-to-weight ratio တိုးလာစေသည်။

၂။ မိုးရွာသွန်းမှုအားကောင်းလာခြင်း- Al₃Li (δ') အဆင့်ဖွဲ့စည်းခြင်း

လီသီယမ် သတ္တုဗေဒ၏ အထင်ရှားဆုံး ပံ့ပိုးကူညီမှုများထဲမှ တစ်ခုမှာ Al₃Li အမှုန်အမွှားများ ဖွဲ့စည်းခြင်းဖြစ်ပြီး၊ ၎င်းကို δ' (delta prime) အဆင့်ဟု မကြာခဏ ခေါ်လေ့ရှိသည်။ ဤအမှုန်အမွှားများသည်-

– အရွယ်အစားသေးငယ်ပြီး အလူမီနီယမ် မက်ထရစ်တွင် ညီညာစွာ ဖြန့်ဝေနိုင်သည်။
- အစောပိုင်းအဆင့်တွင် စည်းလုံးညီညွတ်မှုရှိသောကြောင့် အရိုးလွဲခြင်းလှုပ်ရှားမှုကို ဟန့်တားရာတွင် ထိရောက်မှုရှိသည်။
– သိပ်သည်းဆကို မတိုးစေဘဲ သတ္တုစပ်ကို ခိုင်ခံ့စေသည်။

သို့သော် Al₃Li ရွာသွန်းမှုသည် အကျိုးဆက်များလည်း ရှိနိုင်သည်- ၎င်း၏ ဖြန့်ဖြူးမှုကို မထိန်းချုပ်ပါက ရွာသွန်းမှုများသည် အထူးသဖြင့် အခြေအနေအချို့တွင် ခိုင်ခံ့မှုနှင့် ကျိုးပဲ့မှုအပြုအမူကို ထိခိုက်စေနိုင်သည်။

၃။ အခြားပေါင်းစပ်ဒြပ်စင်များနှင့် အပြန်အလှန်ဆက်သွယ်မှု

လစ်သီယမ်ကို သီးသန့်အသုံးပြုခဲသည်။ ခေတ်မီသတ္တုစပ်ဒီဇိုင်းများစွာတွင် Li ကို အခြားဒြပ်စင်များနှင့် ပေါင်းစပ်၍ ဂုဏ်သတ္တိများကို ဟန်ချက်ညီစေရန် ပြုလုပ်ထားသည်-

– Al–Li–Cu : Cu သည် အားကောင်းစေသော အမှုန်အမွှားများ (ဥပမာ θ'/θ သို့မဟုတ် ဆက်စပ်အဆင့်များ) ကို ဖွဲ့စည်းပြီး Li နှင့် ဓါတ်ပြုပြီး ပြင်းထန်သော အိုမင်းရင့်ရော်မှု တုံ့ပြန်မှုကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။
– Al–Li–Mg : Mg သည် ချေးခံနိုင်ရည်၏ အချို့သောရှုထောင့်များကို အားကောင်းစေပြီး တိုးတက်ကောင်းမွန်စေရန် ကူညီပေးသော်လည်း ပါဝင်မှုနှင့် အပူကုသမှုပေါ် မူတည်၍ ချေးအက်ကွဲခြင်းအပေါ် အာရုံခံနိုင်စွမ်းကိုလည်း ထိခိုက်စေနိုင်သည်။
– Zr (သို့မဟုတ် Sc): အမှုန်အရွယ်အစားကို ထိန်းချုပ်ရန်၊ ပြန်လည်ပုံဆောင်ခဲခြင်း (recrystallization) ကို ခုခံရန်နှင့် အပူစက်ပိုင်းဆိုင်ရာ လုပ်ငန်းစဉ်များအတွင်း အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ တည်ငြိမ်မှုကို တိုးတက်စေရန် ကူညီပေးသည့် အနုစိတ် dispersoid ဖွဲ့စည်းသည့် ဒြပ်စင် (ဥပမာ Al₃Zr)။

တစ်နည်းအားဖြင့်ဆိုရသော် လီသီယမ်သည် မိုးရွာသွန်းမှုစနစ်တွင် “အဓိကကစားသမား” တစ်ဦးဖြစ်သော်လည်း၊ အလွိုင်း၏ နောက်ဆုံးစွမ်းဆောင်ရည်သည် ಒಟ್ಟಾರೆဖွဲ့စည်းမှုဒီဇိုင်းပေါ်တွင် များစွာမူတည်ပါသည်။

အပူကုသမှုနှင့် အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံ ထိန်းချုပ်ခြင်း

Al-Li သတ္တုစပ်များသည် ယေဘုယျအားဖြင့် အရည်အပူပေးကုသမှုအပေါ် မူတည်ပြီး အလျင်အမြန် အေးခဲစေကာ ထို့နောက် အားကောင်းစေသော အမှုန်အမွှားများ ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။

– ပျော်ရည်အဆင့်တွင်၊ သတ္တုစပ်ဒြပ်စင်များကို မက်ထရစ်ထဲသို့ ပျော်ဝင်စေသည်။
– အသက်ကြီးလာချိန်တွင် δ' သို့မဟုတ် Cu/Mg လွှမ်းမိုးမှုရှိသော အမှုန်အမွှားများကဲ့သို့သော အမှုန်အမွှားများ စတင်ဖြစ်ပေါ်လာသည်။
– အပူချိန်အိုမင်းခြင်း၊ အချိန်နှင့် ပုံပျက်ခြင်းမှတ်တမ်း (လှိမ့်ခြင်း/ပုံသွင်းခြင်း) ကဲ့သို့သော ကန့်သတ်ချက်များသည် မိုးရွာသွန်းမှုများ၏ အရွယ်အစား၊ ထုထည်အပိုင်းအစနှင့် ဖြန့်ဖြူးမှုကို ဆုံးဖြတ်ပေးလိမ့်မည်။

Al-Li သတ္တုစပ်များသည် အပေးအယူလုပ်မှုများ ပြုလုပ်နိုင်သောကြောင့် အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ထိန်းချုပ်မှုသည် အရေးကြီးပါသည်- ခိုင်ခံ့မှုနှင့် တောင့်တင်းမှု မြင့်တက်လာခြင်းသည် နှင်းခဲများ အလွန်ကြီးမားလာခြင်း သို့မဟုတ် အမှုန်အမွှားနယ်နိမိတ်များတွင် ဖြန့်ဖြူးမှု မကောင်းပါက တစ်ခါတစ်ရံတွင် တောင့်တင်းမှု လျော့နည်းသွားခြင်းနှင့် တွဲဖက်ဖြစ်ပေါ်လေ့ရှိသောကြောင့် ဖြစ်သည်။

Al–Li သတ္တုစပ် သတ္တုဗေဒတွင် စိန်ခေါ်မှုများ

၁။ လီသီယမ်ဓာတ်ပြုမှုနှင့် အရည်ပျော်မှုအခက်အခဲများ

လီသီယမ်သည် အောက်ဆီဂျင်နှင့် အစိုဓာတ်ကို အလွန်အမင်း ဓာတ်ပြုနိုင်သောကြောင့် အရည်ပျော်ခြင်းနှင့် ပုံသွင်းခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်များသည် လေထုထိန်းချုပ်မှုနှင့် တင်းကျပ်သော သတ္တုဗေဒဆိုင်ရာ အလေ့အကျင့်များ လိုအပ်သည်။ ညစ်ညမ်းမှုသည် အရည်အသွေးမြင့် ပုံသွင်းခြင်း သို့မဟုတ် ပြားများအတွက် အန္တရာယ်ရှိသော ပါဝင်မှုများနှင့် ချို့ယွင်းချက်များ ဖွဲ့စည်းခြင်းကို ဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။

၂။ မာကျောမှုနှင့် anisotropy

Al-Li အလွိုင်းများ၏ အစောပိုင်းမျိုးဆက်အချို့သည် ကြိတ်ခွဲခြင်းအသွင်အပြင်နှင့် သီးခြားပုံပျက်ယွင်းမှုယန္တရားများကြောင့် ကျိုးပဲ့လွယ်မှုနည်းပါးခြင်းနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများ anisotropy ကဲ့သို့သော ပြဿနာများနှင့် ရင်ဆိုင်ခဲ့ရသည်။ ခေတ်မီအလွိုင်းများသည် သိသိသာသာတိုးတက်ကောင်းမွန်လာသော်လည်း ဤစိန်ခေါ်မှုများသည် လုပ်ငန်းစဉ်အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်လုပ်ဆောင်ခြင်းတွင် သက်ဆိုင်နေဆဲဖြစ်သည်။

၃။ သံချေးတက်ခြင်းနှင့် ဖိအားကြောင့် သံချေးတက်ခြင်းကြောင့် အက်ကွဲခြင်း

Al–Li ၏ ပါဝင်မှုနှင့် အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံသည် ပတ်ဝန်းကျင်အချို့တွင် ဖိစီးမှုချေးခြင်းအက်ကွဲခြင်းအပေါ် အာရုံခံနိုင်စွမ်းအပါအဝင် ချေးခံနိုင်ရည်ကို လွှမ်းမိုးနိုင်သည်။ အမှုန်နယ်နိမိတ်များကို ထိန်းချုပ်ခြင်း၊ အမှုန်နယ်နိမိတ် ရွာသွန်းမှုနှင့် အပူချိန်ရွေးချယ်မှု (အပူကုသမှုအခြေအနေများ) တို့သည် အရေးကြီးသောအချက်များဖြစ်သည်။

၄။ ထောက်ပံ့ရေးကွင်းဆက်၏ ကုန်ကျစရိတ်နှင့် ရှုပ်ထွေးမှု

လစ်သီယမ်သည် ဘက်ထရီလုပ်ငန်းနှင့်လည်း ယှဉ်ပြိုင်နိုင်သော မဟာဗျူဟာကျသော ကုန်စည်တစ်ခုဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော Al-Li သတ္တုစပ်များ ထုတ်လုပ်ခြင်းသည် တိကျသောလုပ်ငန်းစဉ်များ လိုအပ်ပြီး ၎င်းသည် ပစ္စည်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှုကုန်ကျစရိတ်များကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ ထို့ကြောင့် ၎င်း၏အသုံးပြုမှုသည် တန်ဖိုးမြင့်အသုံးချမှုများတွင် အာရုံစိုက်လေ့ရှိသည်။

အလူမီနီယမ်-လစ်သီယမ် အလွိုင်းများ၏ အသုံးချမှုများ

အထင်ရှားဆုံးအသုံးပြုမှုများသည် အလေးချိန်လျှော့ချရေးကို ဦးစားပေးသည့်ကဏ္ဍများတွင်ဖြစ်သည်-

၁။ အာကာသယာဉ်
Al–Li သတ္တုစပ်များကို ခိုင်ခံ့မှု၊ မောပန်းမှုဒဏ်ခံနိုင်ရည်နှင့် အလေးချိန်နည်းပါးမှုတို့ ပေါင်းစပ်လိုအပ်သော လေယာဉ်ကိုယ်ထည်ပြားများ၊ တောင်ပံဖွဲ့စည်းပုံများ၊ ကြမ်းပြင်များနှင့် အခြားအစိတ်အပိုင်းများအတွက် အသုံးပြုကြသည်။

၂။ အာကာသနှင့် အအေးပေးစနစ်သုံး တိုင်ကီများ
အချို့သော အသုံးချမှုများတွင်၊ Al-Li သတ္တုစပ်များကို အပူချိန်နိမ့်တွင် အလုပ်လုပ်သော အဆောက်အအုံများအတွက် ရွေးချယ်လေ့ရှိသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် အချို့သော သတ္တုစပ်များသည် အထူးသဖြင့် ၎င်းတို့၏ အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်ထားပါက cryogenic အခြေအနေများအောက်တွင် ကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသသောကြောင့်ဖြစ်သည်။

၃။ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးနှင့် အားကစား
အာကာသယာဉ်များထက် အဖြစ်နည်းသော်လည်း၊ အလေးချိန်လျှော့ချရေး သဘောတရားများသည် စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် ယာဉ်များ သို့မဟုတ် အထူးပြု အစိတ်အပိုင်းများအတွက် ဆွဲဆောင်မှုရှိနိုင်သော်လည်း ကုန်ကျစရိတ်သည် မကြာခဏ အတားအဆီးတစ်ခု ဖြစ်လေ့ရှိသည်။

ခေတ်သစ်ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုများနှင့် သုတေသနလမ်းညွှန်ချက်များ

ခေတ်သစ် Al-Li အလွိုင်းမျိုးဆက်ကို ယခင်မျိုးဆက်၏ ကန့်သတ်ချက်များကို ကျော်လွှားရန် တီထွင်ထုတ်လုပ်ခဲ့သည်။ သုတေသနအာရုံစိုက်မှုများတွင် ယေဘုယျအားဖြင့် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်-

– အဆင့်များစွာပါဝင်သော မိုးရွာသွန်းမှုစနစ်များကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၊ ဥပမာအားဖြင့် Li-အခြေခံ မိုးရွာသွန်းမှုမှရရှိသော ခွန်အားဖြည့်အမှုန်များကို Cu/Mg-အခြေခံ မိုးရွာသွန်းမှုများနှင့် ပေါင်းစပ်ခြင်း။
– ခိုင်ခံ့မှုကို မြှင့်တင်ပေးပြီး anisotropy ကို လျှော့ချရန် Zr/Sc မှတစ်ဆင့် recrystallization နှင့် အမှုန်အရွယ်အစားကို ထိန်းချုပ်ခြင်း။
- ပိုမိုတိကျသော သာမိုစက်ပိုင်းဆိုင်ရာ လုပ်ငန်းစဉ်များ၊ ဥပမာ- လှိမ့်ခြင်းအချိန်ဇယားထိန်းချုပ်မှုနှင့် ခိုင်ခံ့မှု၊ ခံနိုင်ရည်နှင့် ချေးခံနိုင်ရည်ကို ဟန်ချက်ညီစေရန် တဖြည်းဖြည်းအိုမင်းခြင်း။
– Li ပါဝင်သော Al-အခြေခံ သတ္တုစပ်များကို ဖြည့်စွက်ထုတ်လုပ်မှု အလားအလာအပါအဝင် ထုတ်လုပ်မှုနည်းလမ်းအသစ်များ ပေါ်ပေါက်လာနေသော်လည်း Li ၏ မတည်ငြိမ်မှုနှင့် ဓာတ်ပြုမှုကြောင့် စိန်ခေါ်မှုများမှာ သိသာထင်ရှားပါသည်။

နိဂုံး

လစ်သီယမ်သည် အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်သတ္တုဗေဒတွင် သိပ်သည်းဆလျှော့ချခြင်းနှင့် မိုးရွာသွန်းမှုအားကောင်းစေခြင်းမှတစ်ဆင့် တောင့်တင်းမှုနှင့် အလေးချိန်အချိုးများကို တိုးတက်စေခြင်းဖြင့် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ပြီး အဓိကအားဖြင့် Al₃Li (δ') အဆင့်ဖွဲ့စည်းခြင်းမှတစ်ဆင့် ပါဝင်သည်။ သို့သော် ဤအကျိုးကျေးဇူးများသည် စိန်ခေါ်မှုများနှင့်အတူ ပါလာသည်- တင်းကျပ်သော အဏုကြည့်ဖွဲ့စည်းပုံထိန်းချုပ်မှု၊ ခိုင်ခံ့မှုနှင့် အန်ဆိုထရိုပီပြဿနာများ၊ အချို့သောအခြေအနေများအောက်တွင် ချေးခြင်းကို အာရုံခံနိုင်စွမ်းနှင့် ထုတ်လုပ်မှုရှုပ်ထွေးမှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်။ ထို့ကြောင့် Al-Li အလွိုင်းများသည် မြင့်မားသောတန်ဖိုးရှိသော အသုံးချမှုများ၊ အထူးသဖြင့် အာကာသယာဉ်များတွင် အလေးချိန်တိုင်းနှင့် ဖွဲ့စည်းပုံစွမ်းဆောင်ရည်တိုးတက်မှုတိုင်းသည် သိသာထင်ရှားသော သက်ရောက်မှုရှိသည့်နေရာများအတွက် အသင့်တော်ဆုံးဖြစ်သည်။ အလွိုင်းဒီဇိုင်းနှင့် လုပ်ငန်းစဉ်နည်းပညာများတွင် တိုးတက်မှုများနှင့်အတူ လစ်သီယမ်သည် နောက်မျိုးဆက် ပေါ့ပါးပြီး ခိုင်ခံ့ကာ ထိရောက်သော အလူမီနီယမ်အလွိုင်းများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်ရေးတွင် အဓိကအစိတ်အပိုင်းတစ်ခုအဖြစ် ရှိနေပါသည်။