Zašto su aluminijske legure pogodne za kriogene aplikacije?
Aluminijske legure zadržavaju duktilnost na izuzetno niskim temperaturama za razliku od mnogih čelika. Njihova kubička struktura usmjerena na lice sprečava krhki lom u kriogenim okruženjima. Legure poput 5083 i 6061 pokazuju poboljšane omjere snage i težine prilikom ohlađene. To ih čini idealnim za LNG tenkove i prostorne kriostate. Njihova toplotna provodljivost takođe pomaže u jednoličnoj distribuciji temperature.
Kako kriogena temperatura utiče na mehanička svojstva aluminija?
Većina legura aluminija dobiva zatezna čvrstoću kao temperature pada ispod -150 stepeni. Izduženje se obično povećava ili ostaje stabilno zbog suzbijanog pokreta dislokacije. Osjetljivost na zarez značajno se smanjuje u kriogenim uvjetima. Međutim, stope rasta pukotina umor mogu ubrzati pod termalnim biciklizmom. Ova svojstva su opsežno testirana za zrakoplovske kriogene sustave goriva.
Koje metalurške promjene događaju se u aluminijskim legurima na kriogenim temperaturama?
Rastvorljivost legiranih elemenata poput magnezijuma oštro se smanjuje. Uvesni efekti oborina postaju manje izraženi zbog inhibirane difuzije. Dislokacija pinning SolUte atomi povećava snagu prinosa. Nijedan duktilni prijelaz ne pojavljuje se za razliku od metala BCC-a. Ove karakteristike su ključne za superprovodnice magnetne konstrukcijske komponente.
Koja serija aluminijske legure obavljaju najbolje na kriogenim temperaturama?
Serija 5XXX (AL-MG) pokazuje izuzetnu kriogenu žilavost. Legura 5083 održava preko 20% izduženja u -269 stepeni. Serija 6XXX nudi dobru zavarivanje za kriogene posude. Legure visoke čistoće 1xxx koriste se u superprovodnim aplikacijama. Svaka serija bira se na osnovu posebnih zahtjeva za toplotne kontrakcije.
Koji su ključni izazovi prilikom zavarivanja aluminija za kriogenu uslugu?
Neusklađena termička ekspanzija može izazvati preostale napone u zavarivanju. Porozni rizici povećavaju zbog hvatanja vodonika na niskim temperaturama. Odabir metalnog punila mora spriječiti pucanje učvršćivanju. Toplotna obrada nakon zavarivanja često je zabranjena za očuvanje temperamenta. Ovi faktori zahtijevaju stroge kvalifikacije postupka po ASTM B209.
