Մետաղագործական արդյունաբերությունը կարևոր դեր է խաղում յուրաքանչյուրի կյանքում, քանի որ ամեն օր պետք է գործ ունենալ տարբեր մետաղական արտադրանքների հետ։ Իսկ դրանք պատրաստվում են տարբեր համաձուլվածքներից, որոնք ստացվում են ձուլման միջոցով։ Այս նյութերի արտադրության մեջ օգտագործվում է առնվազն երկու մետաղ, իսկ հատկությունները բարելավելու համար օգտագործվում են հատուկ հավելումներ։ Այս հոդվածում կքննարկվեն մի քանի երկաթ-նիկելի համաձուլվածքներ, դրանց հատկությունները և կիրառությունները:
Երկաթի հատկությունների մասին
Մաքուր երկաթը արծաթագույն-մոխրագույն գույն ունի և ճկուն է և ճկուն: Բնության մեջ հայտնաբերված բնիկ ձուլակտորներն ունեն ընդգծված մետաղական փայլ և զգալի կարծրություն։ Նյութի բարձրության և էլեկտրական հաղորդունակության դեպքում այն հեշտությամբ փոխանցում է հոսանքը ազատ էլեկտրոնների օգնությամբ։ Մետաղն ունի միջին հրակայունություն, փափկվում է +1539 աստիճան Ցելսիուսի ջերմաստիճանում և կորցնում է իր ֆերոմագնիսական հատկությունները։ Քիմիապես ակտիվ տարր է։ Նորմալ ջերմաստիճանում այն հեշտությամբ արձագանքում է, և երբ տաքացվում է, այդ հատկությունները ուժեղանում են: Օդում այն ծածկվում է օքսիդային թաղանթով, ինչը խանգարում է ռեակցիայի շարունակմանը։ Երբ ենթարկվում է խոնավ միջավայրիառաջանում է ժանգ, որն այլևս չի կանխում կոռոզիան։ Բայց, չնայած դրան, երկաթը և դրա համաձուլվածքները լայնորեն օգտագործվում են։
Մի քիչ պատմություն
Invar-ը երկաթի և նիկելի համաձուլվածք է, որը ներառում է 36% լեգիրող հավելում: Այն առաջին անգամ հայտնաբերվել է Ֆրանսիայում 1896 թվականին ֆիզիկոս Շառլ Գիյոմի կողմից։ Այդ ժամանակ նա աշխատում էր էժան մետաղի որոնման վրա՝ զանգվածի և երկարության չափորոշիչների համար, որոնք պատրաստված էին շատ թանկարժեք պլատինե-իրիդիումի համաձուլվածքից: Այս հայտնագործության շնորհիվ գիտնականը 1920 թվականին ստացել է ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ։
«Ինվար» բառը լատիներեն նշանակում է անփոփոխ: Սա նշանակում է, որ երկաթ-նիկելի համաձուլվածքի ջերմային ընդարձակման գործակիցը մնում է անփոփոխ ջերմաստիճանի լայն տիրույթում՝ -80-ից մինչև 100 աստիճան Ցելսիուս: Այս համաձուլվածքն ունի մի քանի այլ անվանումներ՝ nilvar, vakodyl, nilo-alloy, radiometal։ Invar-ը Imphy Alloys Inc.-ի ապրանքանիշն է, որը պատկանում է Arcelor Mittal Steel Group-ին:
Երկաթի-նիկելի համաձուլվածք
Երկաթի հատկությունները բարելավելու համար, օգտագործելով տարբեր հավելումներ, ստացվում են համաձուլվածքներ։ Գիտնականները կարծում էին, որ երկաթ-նիկելի համաձուլվածք ստանալը դժվար չի լինի՝ հաշվի առնելով մետաղների թերմոդինամիկական հատկությունները։ Բայց գործնականում նրանք բախվեցին խնդիրների: Մետաղների փոխազդեցության ժամանակ, նիկելի հետ երկաթի համաձուլվածքի արտադրության ժամանակ, կողմնակի օքսիդացման գործընթացի արդյունքում երկվալենտ վիճակից երկաթը անցնում է եռավալենտ վիճակի։
։
Արդյունքում, համաձուլվածքի բերքատվությունը նվազում է և որոշակի ֆիզիկական հատկություններ վատանում են: Այս խնդիրը լուծելու համար էլեկտրոլիտին ավելացնում են ամիններ և օրգանական թթուներ, որոնք երկաթի հետ կազմում են ցածր լուծելի միացություններ։ Այս առումով նստվածքի առաձգականությունը դառնում է ավելի լավ, և դրա միասնական բաշխման համար էլեկտրոլիտները խառնվում են: Ստացված երկաթի և նիկելի համաձուլվածքը կոչվում է ինվար։
Invar խառնուրդի օգտագործում
Ջերմային ընդարձակման աննշան գործակիցը թույլ է տալիս այն օգտագործել արտադրության համար:
- գործիքների մասեր;
- ժապավեն և մետաղալար գեոդեզիական աշխատանքների համար;
- Լազերային օժանդակ կառույցներ;
- ժամացույցի շարժումների մասեր, քրոնոմետրի ճոճանակներ;
- գլոցված ապրանքներ՝ տաք գլանվածք և թիթեղ, սառը գլանվածք, անխափան խողովակներ, դարբնած ձողեր:
Ամուրությունը բարձրացնելու համար կատարվում է երկաթ-նիկել համաձուլվածքի սառը պլաստիկ դեֆորմացիա, այնուհետև ցածր ջերմաստիճանի ջերմամշակում։ Նորմալ մթնոլորտային պայմաններում կոռոզիայից ավելի մեծ դիմադրության համար դրա մակերեսը փայլեցնում է և կիրառվում է պաշտպանիչ շերտ, եթե արտադրանքը նախատեսված է ագրեսիվ միջավայրում օգտագործելու համար: Invar-ի հակակոռոզիոն հատկությունները նույնպես կավելանան, երբ դրա բաղադրությանը ավելացվի մոտ 12% քրոմ, մինչդեռ այն պահպանում է կայուն առաձգականություն, երբ տաքացվում է մինչև 100 աստիճան:
Մագնիսական համաձուլվածքներ
Այս համաձուլվածքները լայնորեն օգտագործվում են էլեկտրատեխնիկայում: Դրանք օգտագործվում են մշտական մագնիսներ, տրանսֆորմատորային միջուկներ պատրաստելու համար,էլեկտրական չափիչ գործիքներ, էլեկտրամագնիսներ. Մարդիկ վաղուց գիտեն, որ երկաթը մագնիսական է, և արդյունքում այն ունի բազմաթիվ կիրառումներ։
Շատ ավելի ուշ պարզվեց, որ նույն հատկությունը բնորոշ է նիկելին և որոշ այլ մետաղների: Երկաթի և նիկելի մագնիսական համաձուլվածքից պատրաստված արտադրանքը նաև կարող է պահպանել սեփական մագնիսական դաշտը, երբ արտաքինն այլևս չկա: Ավելին, այս անձնական դաշտը կրկին ունակ է ազդել այլ մագնիսական մարմինների վրա։
Նիկել, կոբալտ և դրանց համաձուլվածքներ
Կոբալտը և նիկելը երկաթի ենթախմբի տարրեր են։ Բոլոր երեք տարրերն էլ ունեն նմանատիպ հատկություններ, սակայն կան նաև էական տարբերություններ։ Երկու մետաղներն էլ ավելի խիտ են, քան երկաթը և շատ ավելի կարծր ու ամուր, քան երկաթը: Քիմիական առումով քիչ ակտիվ են, տարբերվում են կոռոզիոն դիմադրությամբ։ Բացի այդ, մետաղները գնահատվում են գազի կոռոզիայի նկատմամբ իրենց ավելի մեծ դիմադրության համար։
Կոբալտի և նիկելի թերությունները նրանց բարձր թունավորությունն են և երկաթի համեմատ զգալի արժեքը: Նրանք գտնում են իրենց կիրառումը ածխածնային պողպատից և երկաթից պատրաստված արտադրանքի հակակոռոզիոն արտաքին ծածկույթի համար էլեկտրաքիմիական ռեակցիաներով: Եվ նաև դրանք օգտագործվում են բաղադրիչների և մասերի արտադրության համար, որոնք պահանջում են ուժեղացված ուժ և կարծրություն: Հարկ է նշել երկաթի, նիկելի և կոբալտի համաձուլվածքների առանձնահատուկ նշանակությունը, որոնք կոչվում են կոինվար, ինվար, սուպերմալլոյ, հավերժական և մալլոյ։ Նրանց հիմնական առավելությունը կայանում է բարձրմագնիսական հատկություններ. Այս համաձուլվածքները օգտագործվում են տարբեր էլեկտրամագնիսական սարքերի մագնիսական շղթաներ արտադրելու համար:
Alloy Kovar
Խառնուրդը բաղկացած է գերազանց մեխանիկական հատկություններով մետաղներից։ Դրանք հեշտ են մշակվում, հեշտությամբ ենթարկվում են գլորման, ճեղքման, դարբնոցի և դրոշմելու։ Իսկ կոբալտի, նիկելի և երկաթի համաձուլվածքն այլ կերպ կոչվում է kovar։ Քիմիական տարրերի լավ ընտրված համադրությունը նյութին ապահովում է գերազանց բնութագրերով: Այս համաձուլվածքն ունի լավ ջերմային հաղորդունակություն, էլեկտրական դիմադրողականության բարձր գործակից և զրոյին մոտ գծային ընդլայնման ցուցանիշներ ջերմաստիճանի լայն տիրույթում: Միակ թերությունը խոնավ միջավայրում կոռոզիոն ցածր դիմադրությունն է, ուստի հաճախ օգտագործվում են արծաթի պաշտպանիչ ծածկույթներ: Kovar-ը լայնորեն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ՝
արտադրության համար
- խողովակներ, ժապավեններ և լարեր;
- կոնդենսատորներ;
- սարքավորումների պատյաններ գործիքավորման մեջ;
- մանրամասները ռադիոէլեկտրոնիկայի մեջ;
- դեպքեր էլեկտրավակուումային արդյունաբերության մեջ։
Հալվածքը պարունակում է թանկարժեք կոբալտ և նիկել, ինչը բարձրացնում է նյութի արժեքը, սակայն լավ կատարողականությունը և երկար սպասարկման ժամկետը ծածկում են սկզբնական ներդրումները:
Ալնի համաձուլվածքներ
Ալնին երկաթ-նիկել-ալյումին մագնիսական համաձուլվածքների խմբի անվանումն է: Որոշակի սահմաններում ալյումինի և նիկելի կոնցենտրացիայի ավելացման դեպքում մնացորդային ինդուկցիան նվազում է, իսկ հարկադրանքի ուժը մեծանում է: Առավել հաճախ օգտագործվող համաձուլվածքները, որոնցում ալյումինը 11-ից մինչև18%, իսկ նիկելը՝ 20-34%։ Նման համաձուլվածքների հիմնական հատկություններն են էլեկտրական հաղորդունակությունը, ջերմային հաղորդունակությունը և ճկունությունը: Նրանց բոլորին բնորոշ է լավ եռակցումը։
Մագնիսների արտադրության մեջ համաձուլվածքներ օգտագործելու համար դրանք համաձուլվում են կոբալտի և պղնձի հետ: Այս դեպքում նյութը ձեռք է բերում կարծրություն և փխրունություն և ունի կոպիտ կառուցվածք։ Alni համաձուլվածքները օգտագործվում են որպես կառուցվածքային նյութ գազատուրբինների և ռեակտիվ շարժիչների մասերի համար, որոնք երկար ժամանակ աշխատում են ավելի քան 1000 աստիճան Ցելսիուսի բարձր ջերմաստիճաններում՝ մետաղը պահելով առանց վնասելու:
Եզրակացություն
Բոլոր մետաղները, որոնք մեծապես օգտագործվում են ժամանակակից արդյունաբերության մեջ, համաձուլվածքներ են: Օրինակ՝ աշխարհում արտադրվող գրեթե ամբողջ երկաթը օգտագործվում է երկաթի և պողպատի արտադրության համար։ Դա կարելի է բացատրել նրանով, որ համաձուլվածքները բնութագրվում են ավելի լավ հատկություններով, քան մետաղները, որոնցից դրանք ստացվում են։ Հարկ է նշել, որ արդյունաբերության կողմից արտադրվող համաձուլվածքները նրանց համար ունեն ընդհանուր հատկություններ՝ ամրություն, կարծրություն, առաձգականություն և պլաստիկություն։ Իսկ երկաթ-նիկելայիններն ունեն նաև մագնիսական հատկություն, որոնք ավելանում են արտադրության ընթացքում լրացուցիչ համաձուլվածքի օգնությամբ։
