მაგნიუმის შენადნობები: გამოყენება, კლასიფიკაცია და თვისებები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

მაგნიუმის შენადნობებს აქვთ მთელი რიგი უნიკალური ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, რომელთაგან მთავარია დაბალი სიმკვრივე და მაღალი სიმტკიცე. ამ თვისებების კომბინაცია მასალებში მაგნიუმის დამატებით შესაძლებელს ხდის პროდუქტებისა და სტრუქტურების წარმოებას მაღალი სიმტკიცის მახასიათებლებით და დაბალი წონით.

მაგნიუმის მახასიათებლები

მაგნიუმის ინდუსტრიული წარმოება და გამოყენება შედარებით ცოტა ხნის წინ დაიწყო - მხოლოდ დაახლოებით 100 წლის წინ. ამ ლითონს აქვს დაბალი მასა, რადგან მას აქვს შედარებით დაბალი სიმკვრივე (1,74 გ/სმ), კარგი გამძლეობა ჰაერის, ტუტეების, აირისებრი საშუალებების მიმართ, რომლებიც შეიცავს ფტორს და მინერალურ ზეთებს.

მისი დნობის წერტილი 650 გრადუსია. ახასიათებს მაღალი ქიმიური აქტივობა ჰაერში სპონტანურ წვამდე. სუფთა მაგნიუმის დაჭიმვის სიმტკიცეა 190 მპა, დრეკადობის მოდული 4500 მპა, ფარდობითი დრეკადობა 18%. ლითონს აქვს მაღალი ამორტიზაციის უნარი (ეფექტურად შთანთქავს ელასტიურ ვიბრაციას), რაც უზრუნველყოფს მასშესანიშნავი შოკის ტოლერანტობა და შემცირებული მგრძნობელობა რეზონანსული ფენომენების მიმართ.

ამ ელემენტის სხვა მახასიათებლები მოიცავს კარგ თბოგამტარობას, თერმული ნეიტრონების შთანთქმის და ბირთვულ საწვავთან ურთიერთქმედების დაბალ უნარს. ამ თვისებების კომბინაციის გამო, მაგნიუმი იდეალური მასალაა ბირთვული რეაქტორების მაღალი ტემპერატურის ელემენტების ჰერმეტულად დალუქული გარსების შესაქმნელად.

მაგნიუმი კარგად ერწყმის სხვადასხვა ლითონებს და არის ერთ-ერთი ძლიერი შემცირების საშუალება, რომლის გარეშეც შეუძლებელია მეტალოთერმული პროცესი.

მისი სუფთა სახით, იგი ძირითადად გამოიყენება როგორც შენადნობის დანამატი ალუმინის, ტიტანის და სხვა ქიმიურ ელემენტებთან შენადნობებში. შავი მეტალურგიაში მაგნიუმს იყენებენ ფოლადისა და თუჯის ღრმა გოგირდიზაციისთვის, ხოლო ამ უკანასკნელის თვისებები უმჯობესდება გრაფიტის სფეროიზაციით.

მაგნიუმი და შენადნობის დანამატები

ყველაზე გავრცელებული შენადნობის დანამატები, რომლებიც გამოიყენება მაგნიუმზე დაფუძნებულ შენადნობებში, მოიცავს ისეთ ელემენტებს, როგორიცაა ალუმინი, მანგანუმი და თუთია. ალუმინის საშუალებით უმჯობესდება სტრუქტურა, იზრდება მასალის სითხე და სიმტკიცე. თუთიის დანერგვა ასევე შესაძლებელს ხდის უფრო ძლიერი შენადნობების მიღებას მარცვლის შემცირებული ზომით. მანგანუმის ან ცირკონიუმის დახმარებით იზრდება მაგნიუმის შენადნობების კოროზიის წინააღმდეგობა.

თუთიისა და ცირკონიუმის დამატება უზრუნველყოფს ლითონის ნარევების გაძლიერებულ სიმტკიცეს და ელასტიურობას. და გარკვეული იშვიათი დედამიწის არსებობაელემენტები, როგორიცაა ნეოდიმი, ცერიუმი, იტრიუმი და ა.შ., ხელს უწყობს სითბოს წინააღმდეგობის მნიშვნელოვან ზრდას და მაგნიუმის შენადნობების მექანიკური თვისებების მაქსიმიზაციას.

1.3-დან 1.6გ/მ სიმკვრივის ულტრა მსუბუქი მასალების შესაქმნელად, ლითიუმი შეჰყავთ შენადნობებში. ეს დანამატი შესაძლებელს ხდის მათი წონის შემცირებას ალუმინის ლითონის ნარევებთან შედარებით. ამავდროულად, მათი პლასტიურობის, სითხის, ელასტიურობის და დამზადების მაჩვენებლები უფრო მაღალ დონეს აღწევს.

მაგნიუმის შენადნობების კლასიფიკაცია

მაგნიუმის შენადნობები კლასიფიცირებულია რიგი კრიტერიუმების მიხედვით. ეს არის:

• დამუშავების მეთოდის მიხედვით - ჩამოსხმისთვის და დეფორმირებისთვის;
• თერმული დამუშავებისადმი მგრძნობელობის ხარისხის მიხედვით - გაუმაგრებელ და თერმული დამუშავებით გამაგრებულად;
• თვისებებისა და გამოყენების მიხედვით - სითბოს მდგრადი, მაღალი სიმტკიცის და ზოგადი დანიშნულების შენადნობებისთვის;
• შენადნობის სისტემის მიხედვით - არსებობს არაგამაგრებადი და თბოგამაგრებადი დამუშავებული მაგნიუმის შენადნობების რამდენიმე ჯგუფი.

ჩამოსხმის შენადნობები

ამ ჯგუფში შედის შენადნობები მაგნიუმის დამატებით, რომლებიც განკუთვნილია სხვადასხვა ნაწილებისა და ელემენტების წარმოებისთვის ფორმის ჩამოსხმის გზით. მათ აქვთ განსხვავებული მექანიკური თვისებები, რის მიხედვითაც იყოფა სამ კლასად:

• საშუალო სიძლიერე;
• მაღალი სიმტკიცე;
• სითბოგამძლე.

ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით, შენადნობები ასევე იყოფა სამ ჯგუფად:

• ალუმინი + მაგნიუმი + თუთია;
• მაგნიუმი + თუთია + ცირკონიუმი;
• მაგნიუმი + იშვიათი დედამიწაელემენტები + ცირკონიუმი.

შენადნობების ჩამოსხმის თვისებები

ამ სამი ჯგუფის პროდუქტებს შორის საუკეთესო ჩამოსხმის თვისებები აქვს ალუმინის-მაგნიუმის შენადნობებს. ისინი მიეკუთვნებიან მაღალი სიმტკიცის მასალების კლასს (220 მპა-მდე), ამიტომ საუკეთესო ვარიანტია თვითმფრინავების, მანქანების და სხვა აღჭურვილობის ძრავის ნაწილების დასამზადებლად, რომლებიც მუშაობენ მექანიკური და თერმული დატვირთვით.

სიძლიერის მახასიათებლების გასაზრდელად, ალუმინის-მაგნიუმის შენადნობები ასევე შენადნობია სხვა ელემენტებთან. მაგრამ რკინისა და სპილენძის მინარევების არსებობა არასასურველია, რადგან ეს ელემენტები უარყოფითად მოქმედებს შენადნობების შედუღებაზე და კოროზიის წინააღმდეგობაზე.

ასხმული მაგნიუმის შენადნობები მზადდება სხვადასხვა ტიპის დნობის ღუმელში: რევერბერატორულ ღუმელში, ღუმელში გაზის, ნავთობის ან ელექტრო გათბობით, ან ჭურჭლის ინდუქციური ღუმელში.

სპეციალური ნაკადები და დანამატები გამოიყენება დნობისა და ჩამოსხმის დროს წვის თავიდან ასაცილებლად. ჩამოსხმა იწარმოება ქვიშის, თაბაშირისა და ჭურვის ყალიბებში ჩამოსხმის გზით, წნევის ქვეშ და საინვესტიციო მოდელების გამოყენებით.

დამუშავებული შენადნობები

თუჯის შენადნობებთან შედარებით, დაფქული მაგნიუმის შენადნობები უფრო ძლიერი, დრეკადი და ხისტია. ისინი გამოიყენება ბლანკების დასამზადებლად დახვევით, დაჭერით და შტამპით. პროდუქტების თერმული დამუშავების სახით გამოიყენება გამკვრივება 350-410 გრადუს ტემპერატურაზე, რასაც მოჰყვება თვითნებური გაგრილება დაბერების გარეშე.

გაცხელებისასასეთი მასალების პლასტიკური თვისებები იზრდება, შესაბამისად, მაგნიუმის შენადნობების დამუშავება ხორციელდება წნევის საშუალებით და მაღალ ტემპერატურაზე. დალუქვა კეთდება 280-480 გრადუსზე პრესის ქვეშ დახურული ტილოების საშუალებით. ცივი გლინვისას ტარდება ხშირი შუალედური რეკრისტალიზაცია.

მაგნიუმის შენადნობების შედუღებისას, პროდუქტის ნაკერის სიმტკიცე შეიძლება შემცირდეს იმ სეგმენტებში, სადაც შედუღება მოხდა, ასეთი მასალების გადახურებისადმი მგრძნობელობის გამო.

მაგნიუმის შენადნობების გამოყენების სფეროები

სხვადასხვა ნახევარფაბრიკატები - შიგთავსები, ფილები, პროფილები, ფურცლები, ჭურჭელი და ა.შ იწარმოება შენადნობების ჩამოსხმის, დეფორმაციისა და თერმული დამუშავებით. ეს ბლანკები გამოიყენება თანამედროვე ტექნიკური მოწყობილობების ელემენტებისა და ნაწილების წარმოებისთვის, სადაც სტრუქტურების წონის ეფექტურობა (შემცირებული წონა) პრიორიტეტულ როლს ასრულებს მათი სიძლიერის მახასიათებლების შენარჩუნებისას. ალუმინისთან შედარებით, მაგნიუმი 1,5-ჯერ მსუბუქია და 4,5-ჯერ მსუბუქია ვიდრე ფოლადი.

დღესდღეობით, მაგნიუმის შენადნობების გამოყენება ფართოდ გამოიყენება კოსმოსურ, საავტომობილო, სამხედრო და სხვა ინდუსტრიებში, სადაც მათი მაღალი ღირებულება (ზოგიერთი კლასი შეიცავს საკმაოდ ძვირადღირებულ შენადნობ ელემენტებს) გამართლებულია ეკონომიკური თვალსაზრისით. უფრო გამძლე, სწრაფი, მძლავრი და უსაფრთხო აღჭურვილობის შექმნის შესაძლებლობა, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად იმუშაოს ექსტრემალურ პირობებში, მათ შორის მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედების დროს.

მაღალი ელექტრული პოტენციალის გამო, ეს შენადნობები არის ოპტიმალური მასალა დამცავებისთვის, რომლებიც უზრუნველყოფენ ფოლადის კონსტრუქციების ელექტროქიმიურ დაცვას, როგორიცაა მანქანის ნაწილები, მიწისქვეშა კონსტრუქციები, ნავთობის პლატფორმები, საზღვაო ხომალდები და ა.შ., კოროზიის პროცესებისგან. ტენიანობის, მტკნარი და ზღვის წყლის გავლენის ქვეშ.

შენადნობები მაგნიუმის დამატებით გამოიყენებოდა აგრეთვე სხვადასხვა რადიოინჟინერიის სისტემაში, სადაც ისინი გამოიყენება ულტრაბგერითი ხაზების ხმის არხების შესაქმნელად ელექტრული სიგნალების დაყოვნებისთვის.

დასკვნა

თანამედროვე ინდუსტრია სულ უფრო მეტ მოთხოვნებს უყენებს მასალებს მათი სიმტკიცის, აცვიათ წინააღმდეგობის, კოროზიის წინააღმდეგობისა და წარმოების თვალსაზრისით. მაგნიუმის შენადნობების გამოყენება ერთ-ერთი ყველაზე პერსპექტიული სფეროა, ამიტომ არ წყდება კვლევები, რომლებიც დაკავშირებულია მაგნიუმის ახალი თვისებების ძიებასთან და მისი გამოყენების შესაძლებლობებთან.

ამჟამად, მაგნიუმზე დაფუძნებული შენადნობების გამოყენება სხვადასხვა ნაწილებისა და სტრუქტურების შესაქმნელად შესაძლებელს ხდის მათი წონის შემცირებას თითქმის 30%-ით და გაზრდის დაჭიმვის სიმტკიცეს 300 მპა-მდე, მაგრამ, მეცნიერთა აზრით, ეს შორს არის ამ უნიკალური ლითონის ლიმიტიდან.