A'afiaga o Elemene Fa'a'au'au i Meatotino Fa'amekanika o U'amea
E seasea ona fa'aaogaina sa'o u'amea mama i galuega fa'ainisinia e mana'omia ai le malosi tele, tete'e atu i le ofuina, po'o le malosi i tulaga faigata. O le alumini mama, mo se fa'ata'ita'iga, e mama ma tete'e atu i le 'ele, ae e fai si vaivai. E faigofie ona fa'alelei le u'amea mama, ae e fa'atapula'aina lona malosi. O le mea lea, e toetoe lava o taimi uma e fa'aaogaina ai e le alamanuia ni u'amea fa'avae, o u'amea fa'avae ia e palu fa'atasi ma isi elemene i ni fua fa'atatau fa'apitoa e ausia ai se tu'ufa'atasiga sili ona lelei o meatotino. O nei elemene fa'aopoopo e ta'ua o elemene fa'afefiloi, ma o latou a'afiaga i meatotino fa'ainisinia—e pei o le malosi o le tosoina, le ma'a'a, le faigofie ona gaoioi, le malosi, le tete'e atu i le vaivai, ma le tete'e atu i le ofuina—e taua tele.
Manatu autū: aiseā e suia ai e elemene fa'afefiloi meatotino fa'amekanika?
O meatotino fa'amekanika o u'amea e fuafua e ala i lo latou fausaga laiti: tele o le fatu, ituaiga ma le aofa'i o vaega, tufatufaina o mea e maua mai ai, ma le iai o ni fa'aletonu o le tioata e pei o le fevaevaea'iga. O elemene fa'a'au'au e a'afia ai nei meatotino e ala i ni auala autu:
1. Fa'amalosia o le fofo mautu
E mafai e atomu o elemene fa'a'au'au ona suitulaga i atomu o u'amea fa'avae (suiga) pe fa'atumu avanoa i le va o atomu (interstitial). O eseesega i le tele o atomu ma le fa'apipi'iina o vaila'au e mafua ai le fa'aletonu o le lattice e taofia ai le gaioiga o le dislocation. O lenei mea e mafua ai le fa'ateleina o le malosi ma le ma'a'a, ae fa'aitiitia ai le ductility.
2. Fa'ama'a'aina o timuga (fa'ama'a'aina o tausaga)
I nisi o u'amea fa'afefiloi, o le fa'avevela e maua ai ni fasi mea e manifinifi (e pei o le Al-Cu po'o le Al-Mg-Si). O nei mea e manifinifi e fai ma "pa puipui" i le see ese, ma fa'ateleina ai le malosi.
3. Fa'amalosia e ala i le fausiaina o vaega ma'a'a (e pei o carbides, nitrides, intermetallics)
O elemene e pei o le Cr, V, W, ma le Mo e masani ona fausia ai ni carbides malo i totonu o le u'amea. O nei vaega malo e fa'ateleina ai le maloa ma le tete'e atu i le ofuina, ae mafai ona fa'aitiitia ai le malosi pe afai e tele naua pe le lelei le tufatufaina.
4. Fa'aleleia o saito
O nisi elemene po'o faiga fa'ame'a e a'afia i elemene fa'afefiloi e mafai ona maua ai ni fatu e sili atu ona lelei. O fatu e sili atu ona lelei e masani ona fa'ateleina ai le malosi ma le ma'a'a.
5. Suiga i le ata o le vaega ma le mafai ona togafitia i le vevela
E mafai e elemene fa'a'au'au ona fa'amautu nisi o vaega, suia le vevela o le suiga, ma fa'ateleina le fa'ama'a'aina. I le u'amea, mo se fa'ata'ita'iga, o le fa'aopoopoina o nisi elemene e mafai ai ona fausia le martensite e tusa lava pe le vave tele le fa'amālūlūina.
O le a'afiaga o elemene fa'afefiloi i luga o le u'amea: o fa'ata'ita'iga sili ona lautele
O le u'amea o le faiga sili ona taatele o le u'amea fa'atasi ai ma le u'amea fa'atasi, ona o nai suiga laiti i le aofa'i o elemene e mafai ona mafua ai ni suiga tetele i meatotino fa'amekanika.
1. Kaponi (C)
O le kaponi o le elemene sili ona taua i le u'amea. E fa'ateleina ai le malosi ma le ma'a'a e ala i le fausiaina o le cementite (Fe₃C) ma le gafatia e fausia ai le martensite pe a uma ona fa'ama'a'a.
– Malosi ma le ma'a'a: e fa'ateleina i le fa'ateleina o le aofa'i o le C.
– Finafinau ma le malosi: e masani ona fa'aitiitia pe a maualuga tele le C.
– Tete'e i le ofuina: fa'ateleina ona o le tele o le vaega ma'a'a.
E sili atu le vaivai o le u'amea maualalo le kaponi ma faigofie ona fa'apipi'i, ae o le u'amea maualuga le kaponi e sili atu le malō ae sili atu ona gaui.
2. Manganese (Mn)
E fa'ateleina e le manganese le malosi e ala i se vai mautu ma fesoasoani e fusifusia le sulfur e fausia ai le MnS (fa'aitiitia ai le pu'upu'u o le vevela).
– Malosi ma le faigata ona fa'ama'a'a: fa'ateleina.
– Malosi: e mafai ona fa'ateleina i tulaga feololo, ae i tulaga maualuga e mana'omia le puleaina o le fausaga fa'aeletoronika.
3. Chromium (Cr)
E sili ona lauiloa le chrome i u'amea e le gaoia, ae e fa'aaogaina lautele fo'i ona o lona malosi ma le tete'e atu i le ofuina.
– Tete'e i le ofuina ma le ma'a'a: fa'ateleina e ala i le fausiaina o karbida Cr ma'a'a.
– Fa'ama'a'aina: fa'ateleina, e mafai ai ona fa'ama'a'aina vaega mafiafia.
– Tete'e atu i le 'ele: e fa'ateleina pe a lava le maualuga (e masani lava ≥ ~10,5% i le u'amea e le gaoia) ona o le fausiaina o se vaega e le gaoioi ai le Cr₂O₃.
– Lamatiaga: o le tele o carbides e mafai ona faʻaitiitia ai le malosi.
4. Nickel (Ni)
O le nickel o se fa'aleleia atili ai le malosi, aemaise lava i le vevela maualalo.
– Malosi ma le fetuutuunai: fa'ateleina, fesoasoani e puipuia ai le gau o le tino.
– Malosi: fa'ateleina a'o fa'atumauina pea le malosi lelei.
– Fa'aaogāga: U'amea 'apamemea mo va'a, tane cryogenic ma vaega e mana'omia ai le malosi tele.
5. Molybdenum (Mo)
E fa'aaogaina lautele le Molybdenum mo galuega i le vevela maualuga ma e tete'e atu ai i le fa'amalūina.
– Malosi i le vevela maualuga: fa'ateleina (tete'e sili atu i le tolotolo).
– Fa'ama'a'aina: fa'ateleina.
– Tete'e atu i le vaivai o le tino: E mafai e le Mo ona fesoasoani e fa'aitiitia le faigofie ona vaivai pe a uma ona fa'amafanafana i ni vaega patino o le vevela.
6. Vanadium (V), Niobium (Nb), Titanium (Ti)
E aogā nei elemene laiti e fa'afefiloi ai le 'apamemea e tusa lava pe maualalo le malosi. Latou te faia ni carbides/nitrides manifinifi ma fa'amamāina le fatu.
– Malosiaga o le fua: fa'ateleina tele ona o ni mea manifinifi ma le fa'aleleia atili o fatu.
– Maufetuuna'i: e mafai ona tumau le lelei pe afai e talafeagai le puleaina o le faagasologa.
– Fa'aaogāga: Uamea HSLA (Malosiaga Maualuga Maulalo) mo fausaga.
7. Silikoni (Si)
O le Silicon o se mea e fa'amama ai le okesene ma fa'amalosia ai fo'i vaifofo mautu.
– Malosi: faʻateleina.
– Tete'e atu i le 'okesene: fa'ateleina i lalo o nisi o tulaga.
– Manatua: o le maualuga o le Si e mafai ona aʻafia ai le faigofie ona faʻapipiʻi ma le gafatia e fausia ai.
O le a'afiaga o elemene fa'afefiloi i luga o le fa'afefiloi alumini
E vave ona tali atu le alumini i le fa'amalosia o le timuga. O le mea lea, o le elemene autū e fa'afefiloi ai, o le Al, ua mamanuina e fausia ai ni mea manifinifi e ala i le togafitia o le vaila'au ma le fa'amatua.
– Kopa (Cu): fa'ateleina le malosi maualuga (fa'asologa 2xxx) e ala i le fa'asusuina, ae e ono fa'aitiitia le tete'e atu i le 'ele.
– Magnesium (Mg): fa'ateleina le malosi ma le tete'e atu i le 'ele; fa'atasi ai ma le Si e fausia ai le Mg₂Si (6xxx series) lea e paleni ai le malosi ma le faigofie ona fa'agaoioia.
– Zinc (Zn) + Mg (ma e masani lava o le Cu): e gaosia ai ni u'amea malolosi tele (7xxx series), e lauiloa i vaalele, ae o nisi o tu'ufa'atasiga e faigofie ona ta'ei ona o le stress corrosion (SCC) ma e mana'omia ai le puleaina ma le puipuiga o le vevela.
– Silikoni (Si): fesoasoani i le gafatia e lafo ai ma, faatasi ai ma le Mg, e lagolagoina ai le timu.
I le alumini, o le faʻateleina o le malosi e masani ona "totogiina" e ala i le faʻaitiitia o le ductility, faʻapea foʻi ma le maaleale i le ele i nisi o tuʻufaʻatasiga o elemene.
O le a'afiaga o elemene fa'afefiloi i luga o le 'apamemea ma le titanium alloys (i se va'aiga pu'upu'u)
I totonu o mea fa'afefiloi kopa, o le fa'aopoopoina o le Zn (apamemea) e fa'ateleina ai le malosi ma le faigofie ona fa'agaoioia, a'o le Sn (apamemea) e fa'ateleina ai le tete'e atu i le ofuina ma nisi tete'e atu i le 'ele. Peita'i, o elemene fa'afefiloi maualuluga e masani ona fa'aitiitia ai le fa'aosoina o le eletise/vevela—o se fa'aletonu tele i vaega eletise.
I totonu o le titanium alloys, o elemene e pei o le Al e fa'amautu ai le alpha phase, ae o le V ma le Mo e fa'amautu ai le beta phase. O le Alpha-beta alloys (e.g., Ti-6Al-4V) e ofoina atu se tu'ufa'atasiga o le malosi maualuga, le ma'a'a, ma le tete'e atu i le 'ele, fa'atasi ai ma le maualalo o le mamafa fa'apitoa. O meatotino fa'ainisinia o le titanium e fa'alagolago tele lava i le phases na fausia ma le togafitiga i le vevela.
O le sootaga i le va o elemene fa'afefiloi ma meatotino fa'ainisinia autu
O se aotelega lenei o mafutaga e masani ona fetaia’i:
– Malosiaga e tete'e ai / malosi e gaua'i ai: e masani ona fa'ateleina i le fa'aaogaina o vaila'au malo, timuga, fatu manifinifi, ma vaega malo.
– Ma'a'a: e fa'ateleina i le martensite (i le u'amea), mea e fa'aputuina, ma carbides/nitrides.
– Malosi: e masani ona fa'aitiitia pe a fa'ateleina le malosi/ma'a'a, ae o elemene e pei o le Ni e mafai ona fa'atumauina le malosi.
– Malosi o le a'afiaga: e a'afia i le tele o fatu, le tufatufaina o vaega ma'a'a, ma le iai o mea e aofia ai; O le Ni ma le fa'aleleia atili o fatu e masani ona fesoasoani.
– Tete'e atu i le vaivai: e fa'ateleina pe a tutusa le fausaga, mea laiti e aofia ai, ma fa'ateleina le malosi; peita'i, e mafai ona fa'ateteleina mea mafiafia/ma'ale'ale.
– Tete'e i le ofuina: fa'ateleina i le fa'atasi ai ma carbides malo, martensite ma le ma'a'a lelei o le fogaeleele.
Fa'ato'a
O elemene fa'a'au'au o ni "meafaigaluega fa'ainisinia" taua i le metallurgy mo le fa'atulagaina o meatotino fa'ainisinia o u'amea e fetaui ma mana'oga o le fa'aoga. I le filifilia o le ituaiga ma le fa'aputuga o elemene, ona pulea lea o faiga e pei o le togafitiga vevela, fa'amalūlūina, ma le pulea o fausaga laiti, e mafai e inisinia ona gaosia ni mea e mama ae malolosi, malo ae malolosi, pe tete'e i le ofuina ma fa'atino i le vevela maualuga. Peita'i, so'o se fa'aleleia atili o meatotino e masani ona o'o mai ma ni fesuia'iga: o le fa'ateleina o le malosi e mafai ona fa'aitiitia ai le ductility, o le fa'amalosia o le timu e mafai ona fa'ateleina ai le lamatiaga o nisi o ele, ma o vaega fa'ama'a'a e mafai ona fa'aitiitia ai le malosi pe a le pulea. O le mea lea, o le mamanuina o le u'amea e masani lava ona paleni i le va o le tu'ufa'atasiga, faiga, ma mana'oga o le fa'atinoga i le fanua.
