Mae aloion alwminiwm ymhlith yr ychydig fetelau strwythurol sy'n dod yn gryfach yn hytrach na'n fwy brau wrth i'r tymheredd ostwng tuag at sero absoliwt. Mae'r ymddygiad hwnnw'n eu gwneud yn ddewis rhagosodedig ar gyfer cyfyngiant nwy naturiol hylifedig, colofnau gwahanu aer, strwythurau magnet uwch-ddargludol a rigiau prawf cryogenig, lle byddai angen -graddau profedig effaith a thrawsnewid gofalus-rheoli tymheredd ar ddur. Mae'r rheswm yn gorwedd yn y strwythur grisial ac yn y ffordd y mae dadleoliadau'n symud pan fo egni thermol bron yn absennol.
Pam mae Wyneb{0}}Adeiledd Ciwbig Canolog o Bwys ar dymheredd Isel
Mae gan alwminiwm dellt ciwbig wyneb-ganolog gyda deuddeg system slip, ac nid yw'n dangos unrhyw drawsnewid hydwyth i-brau o'r math a geir mewn duroedd ciwbig corff-ganolog. Mae gostwng y tymheredd yn codi'r straen sydd ei angen i symud dadleoliadau tra'n gadael nifer y systemau llithro sydd ar gael heb eu newid, felly mae'r deunydd yn caledu heb golli'r gallu i ddadffurfio'n blastig. Dyma pam y gellir diffodd cydran alwminiwm mewn nitrogen hylifol neu heliwm hylifol heb golli caledwch sydyn a fyddai'n cyd-fynd â dur ferritig.
Mae dargludedd thermol uchel alwminiwm yn gweithio i'r un cyfeiriad: mae'n dosbarthu gwres yn unffurf trwy gydran, gan gyfyngu ar y graddiannau thermol lleol a fyddai fel arall yn cynhyrchu straen eilaidd uchel mewn wal llestr neu strut cynnal.
Tueddiadau Eiddo Mecanyddol Islaw -150 gradd
Mae'r rhan fwyaf o aloion alwminiwm yn ennill cryfder tynnol a chynhyrchiant wrth i'r tymheredd ostwng yn is na -150 gradd, tra bod ymestyniad naill ai'n cynyddu neu'n aros yn ei hanfod yn sefydlog oherwydd bod symudiad dadleoli yn cael ei atal ac mae anffurfiad yn ymledu trwy'r dellt yn hytrach na'i leoleiddio.
Mae cryfder tynnol yn codi'n raddol i lawr i dymheredd heliwm hylif, gyda'r enillion cymharol mwyaf yn y teuluoedd 5xxx ac 1xxx.
Mae elongation yn cael ei gadw neu ei wella; mae aloi 5083 er enghraifft yn cynnal mwy nag 20% o elongation ar -269 gradd.
Mae sensitifrwydd rhicyn yn gostwng, felly mae sbesimenau tynnol rhicyn yn dangos llai o gosb o gymharu â sbesimenau llyfn nag ar dymheredd ystafell.
Gall twf crac blinder gyflymu o dan feicio thermol difrifol, felly mae angen asesiad blinder thermol ar gyfer cydrannau cryogenig wedi'u llwytho'n gylchol.
Mae caledwch torri asgwrn yn parhau i fod yn uchel, sef yr eiddo sy'n cymhwyso'r teulu aloi ar gyfer gwasanaeth cyfyngu.
Newidiadau Metelegol mewn Tymheredd Cryogenig
Mae'r newidiadau diddorol yn rhai thermodynamig yn hytrach na rhai strwythurol. Mae hydoddedd elfennau aloi fel magnesiwm yn gostwng yn sydyn wrth i'r tymheredd ostwng, felly mae unrhyw hydoddyn toddedig ymhell uwchlaw ei derfyn ecwilibriwm. Mae trylediad wedi'i rewi i bob pwrpas, fodd bynnag, felly ni all caledu dyddodiad fynd rhagddo ac nid yw gor-yn heneiddio yn ystod gwasanaeth. Yr effeithiau ymarferol yw:
Mae atomau hydoddyn yn parhau i binio dadleoliadau, a dyna un o'r rhesymau y mae cryfder cnwd yn codi.
Mae prosesau a reolir gan drylediad, gan gynnwys dyddodiad ac adferiad, yn cael eu hatal bron yn gyfan gwbl.
Nid oes unrhyw drawsnewid hydwyth i-frau, yn wahanol i fetelau ciwbig sy'n canolbwyntio ar y corff.
Rhaid rhoi cyfrif am grebachu thermol wrth ddylunio, oherwydd mae crebachiad alwminiwm yn wahanol i grebachu'r dur neu'r cyfansawdd y mae'n aml yn cael ei folltio iddo.
Y nodweddion hyn yw'r hyn sy'n caniatáu i alwminiwm gael ei ddefnyddio ar gyfer cydrannau strwythurol systemau magnet uwch-ddargludol, lle mae angen deunydd anfagnetig, sefydlog dimensiwn a dargludol yn thermol ar dymheredd heliwm hylif.
Dewis Aloi ar gyfer Gwasanaeth Cryogenig
| Cyfres | Ymddygiad cryogenig | Defnydd nodweddiadol |
|---|---|---|
| 5xxx (Al-Mg) | Cadernid eithriadol a hydwythedd; Mae 5083 yn cadw mwy nag 20% o elongation ar -269 gradd | Tanciau LNG, llestri cryogenig, strwythurau weldio |
| 6xxx (Al-Mg-Si) | Weldadwyedd da a chryfder cymedrol; eiddo sefydlog unwaith tymheru | Cydrannau a chynhalwyr llestr cryogenig |
| 1xxx (purdeb uchel) | Dargludedd uchel iawn gydag ymateb magnetig isel | Cydrannau magnet superconducting a rhannau cryostat |
| 3xxx (Al-Mn) | Ffurfioldeb da a chryfder cryogenig cymedrol | Cymwysiadau cyfnewidydd gwres a dwythellau |
Mae'r gyfres 5xxx yn parhau i fod yn geffyl gwaith ar gyfer cyfyngiant cryogenig wedi'i weldio oherwydd ei fod yn cyfuno gwydnwch cryogenig â thymer na ellir ei drin nad yw'n cael ei effeithio gan wres weldio. Yna mae detholiad aloi yn mireinio i ofynion crebachiad thermol a chryfder penodol y gydran.
Rheolau Weldio a Saernïo ar gyfer Gwasanaeth Cryogenig
Weldio yw lle mae dyluniad cryogenig yn methu amlaf, felly mae gwneuthuriad yn cael ei reoli gan weithdrefnau cymwys yn hytrach na barn gweithredwr.
Rhaid dewis metel filler atal solidification cracio; mae llenwyr magnesiwm cyfatebol neu ychydig yn uwch yn nodweddiadol ar gyfer metel sylfaen 5xxx.
Rheolir risg mandylledd trwy lendid, nwy cysgodi sych a nwyddau traul di-leithder, gan mai codi hydrogen yw prif ffynhonnell mandylledd weldio.
Mae ehangiad thermol anghydnaws rhwng y weldiad a'r strwythur cyfagos yn achosi straen gweddilliol, sy'n cael ei reoli trwy ddylunio ar y cyd, dilyniant weldio cytbwys a straen ymlaen llaw lle bo angen.
Fel arfer mae triniaeth wres wedi'i weldio yn cael ei osgoi ar gyfer gwaith 5xxx oherwydd nid yw'n cynnig llawer o fudd a gall leihau priodweddau; ar gyfer aloion y gellir eu trin â gwres mae'n cael ei reoli fel nad yw'r tymer yn cael ei ddinistrio.
Mae cymhwyster gweithdrefn yn dilyn safon weldio briodol fel ISO 15614-2 neu ASME Adran IX, tra bod y plât sylfaen ei hun yn cael ei gyflenwi i ASTM B209 neu GB / T 3880.
Perfformir dilysu effaith a chaledwch ar dymheredd y gwasanaeth, nid ar dymheredd yr ystafell.
Cwestiynau Cyffredin
C: Pam nad yw aloion alwminiwm yn mynd yn frau ar dymheredd cryogenig?
Mae eu hwyneb - dellt ciwbig ganolog yn cadw deuddeg system slip yn actif wrth i'r tymheredd ostwng, felly mae'r metel yn caledu heb y trosglwyddiad hydwyth i -drit brau a welir mewn dur ciwbig wedi'i ganoli yn y corff.
C: Pa aloi alwminiwm sy'n cael ei ddefnyddio fwyaf ar gyfer cyfyngu LNG?
Alloy 5083 yw'r deunydd cyfeirio: mae'n cadw mwy nag 20% o elongation ar - 269 gradd, yn weldio heb broblem tymer y gellir ei drin â gwres ac yn cadw caledwch torasgwrn uchel ar dymheredd y gwasanaeth.
C: A yw cryfder yn cynyddu pan fydd alwminiwm yn cael ei oeri o dan -150 gradd?
Oes. Mae cryfder tynnol a chynnyrch yn cynyddu'n raddol wrth i'r tymheredd ostwng, wedi'i ysgogi gan wrthwynebiad cynyddol i fudiant dadleoli, ac mae hydwythedd fel arfer yn cael ei gadw neu ei wella ar yr un pryd.
C: A ellir weldio alwminiwm ar gyfer llestri cryogenig heb driniaeth wres ar ôl-weldio?
Ar gyfer post aloion 5xxx-yn gyffredinol, mae triniaeth wres weldio yn ddiangen ac yn cael ei osgoi, ond mae'n rhaid i'r weithdrefn weldio fod yn gymwys i safon gydnabyddedig o hyd i reoli mandylledd, cracio a straen gweddilliol.
C: Beth yw'r prif risg dylunio mewn strwythurau alwminiwm cryogenig?
Diffyg cyfatebiaeth crebachiad thermol yn erbyn strwythur dur neu gyfansawdd cyfagos, sy'n cynhyrchu straen gweddilliol ac eilaidd, ochr yn ochr â thwf crac blinder o dan feicio thermol dro ar ôl tro.
C: Pam mae alwminiwm 1xxx purdeb uchel yn cael ei ddefnyddio mewn systemau uwchddargludo?
Mae'n cyfuno dargludedd thermol uchel gydag ymateb magnetig isel ac yn aros yn hydwyth ar dymheredd heliwm hylif, sy'n addas ar gyfer cydrannau strwythurol cryostat a magnet.
