আধুনিক শিল্পের ভিত্তি হিসাবে, ধাতব পদার্থের কর্মক্ষমতা বৈচিত্রগুলি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তাদের নির্বাচনকে সরাসরি প্রভাবিত করে। ম্যাগনেসিয়াম, দস্তা, টাইটানিয়াম, এবং অ্যালুমিনিয়াম সংকর ধাতুগুলি-চারটি প্রধান লাইটওয়েট ধাতব পদার্থ-ঘনত্ব, শক্তি, ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং কার্যক্ষমতার মতো মূল মেট্রিক্সে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য প্রদর্শন করে।
I. মৌলিক ভৌত বৈশিষ্ট্যের তুলনা
1. ঘনত্ব এবং নির্দিষ্ট শক্তি
ম্যাগনেসিয়াম সংকর, যার ঘনত্ব 1.7-1.9 g/cm³, সবচেয়ে হালকা কাঠামোগত ধাতু হিসাবে স্থান পায়। তাদের নির্দিষ্ট শক্তি (শক্তি/ঘনত্ব) 150-250 MPa/(g/cm³) ছুঁয়েছে, যা যথেষ্ট পরিমাণে অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় (80-120 MPa/(g/cm³)) এর চেয়ে বেশি। উদাহরণস্বরূপ, AZ91D ম্যাগনেসিয়াম খাদ 280 MPa এর প্রসার্য শক্তি বজায় রাখে যখন 6061 অ্যালুমিনিয়াম খাদের মাত্র 68% ওজনের। যদিও টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি উচ্চ ঘনত্ব (4.5 g/cm³) ধারণ করে, তবুও তাদের নির্দিষ্ট শক্তি 300 MPa/(g/cm³) ছাড়িয়ে যায়, যা মহাকাশ ইঞ্জিন ব্লেডগুলিতে 30% ওজন হ্রাস করে।
দস্তা খাদ 6.6–7.2 g/cm³ এর উচ্চ ঘনত্বের অধিকারী যার একটি নির্দিষ্ট শক্তি মাত্র 40-60 MPa/(g/cm³)। যাইহোক, তাদের উচ্চ নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ নির্ভুলতা গিয়ার মোল্ডিংকে 0.5 মিমি পুরুত্বে ডাই-কাস্টিং অ্যাপ্লিকেশন-অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় (1.2 মিমি প্রাচীর পুরুত্বের প্রয়োজন) দিয়ে অপ্রাপ্য একটি কৃতিত্বকে সক্ষম করে।
2. তাপীয়-ভৌত বৈশিষ্ট্য
ম্যাগনেসিয়াম খাদ তাপ পরিবাহিতা (156 W/(m·K)) টাইটানিয়াম খাদ (6.7 W/(m·K)) এর 23 গুণ। ল্যাপটপের কুলিং মডিউলগুলিতে, ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয় ক্যাসিংগুলি CPU তাপমাত্রা 8-10 ডিগ্রি কমাতে পারে। অ্যালুমিনিয়াম খাদ উচ্চতর তাপ পরিবাহিতা (237 W/(m·K)) প্রদর্শন করে, তবুও ম্যাগনেসিয়াম খাদ এর লাইটওয়েট সুবিধা মোবাইল ডিভাইস তাপ ব্যবস্থাপনায় এর আধিপত্য নিশ্চিত করে।
টাইটানিয়াম খাদ তার ঘরের 80%-তাপমাত্রার শক্তি 500 ডিগ্রিতে ধরে রাখে, যেখানে অ্যালুমিনিয়াম খাদ 200 ডিগ্রিতে তার শক্তির 40% হারায়। তাপ প্রতিরোধের এই বৈষম্য টাইটানিয়াম সংকর ধাতুকে বিমানের ইঞ্জিনের দহন চেম্বারগুলির জন্য পছন্দের উপাদান করে তোলে, যেখানে অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি প্রধানত পরিবেষ্টিত-তাপমাত্রার কাঠামোগত উপাদানগুলিতে ব্যবহৃত হয়।
২. রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য এবং জারা প্রতিরোধের
1. জারণ আচরণ
ম্যাগনেসিয়াম দ্রুত বাতাসে একটি 0.5-1μm পুরু MgO ফিল্ম তৈরি করে, কিন্তু এই ফিল্মটি ছিদ্রযুক্ত এবং ভঙ্গুর, 3.5% NaCl দ্রবণে 24 ঘন্টার মধ্যে পিটিং ক্ষয় প্রদর্শন করে। মাইক্রো-আর্ক অক্সিডেশন প্রযুক্তি ম্যাগনেসিয়াম পৃষ্ঠের উপর 20μm-পুরু সিরামিক আবরণ তৈরি করতে পারে, যা জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা দশগুণ বাড়িয়ে দেয়।
অ্যালুমিনিয়াম খাদ পৃষ্ঠে প্রাকৃতিকভাবে গঠিত Al₂O₃ ফিল্ম (3-5nm) স্ব-নিরাময় বৈশিষ্ট্যের অধিকারী, সামুদ্রিক পরিবেশে দশ বছরের বেশি পরিষেবা জীবন বজায় রাখে। Anodised 6061 অ্যালুমিনিয়াম খাদ 25μm একটি আবরণ বেধ অর্জন করে, লবণ স্প্রে প্রতিরোধের 2000 ঘন্টা অতিক্রম করে।
টাইটানিয়াম খাদ পৃষ্ঠের উপর গঠিত TiO₂ ফিল্ম (2-10 nm) নিখুঁত প্যাসিভেশন বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, এমনকি অ্যাকোয়া রেজিয়া এবং ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিডের মতো অত্যন্ত ক্ষয়কারী মিডিয়াতেও স্থিতিশীল থাকে। সামুদ্রিক জলে শিল্প খাঁটি টাইটানিয়ামের জারা হার মাত্র 0.001 মিমি/এ, 316L স্টেইনলেস স্টিলের এক-বিশ ভাগ।
2. ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল জারা
দস্তা খাদ আর্দ্র পরিবেশে আন্তঃগ্রানুলার ক্ষয় প্রবণ। অপরিষ্কার উপাদান (Pb, Cd) 0.005% এর বেশি হলে, ক্ষয়ের হার তিনগুণ বেড়ে যায়। 0.1% Mg যোগ করা একটি Zn-Mg ফেজ গঠন করে, উল্লেখযোগ্যভাবে ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ক্ষয়কে বাধা দেয়।
ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয়েস ইলেক্ট্রোলাইটে অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় (-1.66 V) থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে কম স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্য (-2.37 V) ধারণ করে, যা ম্যাগনেসিয়াম/অ্যালুমিনিয়াম ইন্টারফেসে গ্যালভানিক ক্ষয় ঘটায়। ইনসুলেটিং আবরণ বা স্যাক্রিফিসিয়াল অ্যানোড সুরক্ষা প্রয়োগ করা 0.1 মিমি/এ এর নিচে ক্ষয় হার নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।
III. মেশিনযোগ্যতা এবং প্রক্রিয়া অভিযোজনযোগ্যতা
1. ঢালাই বৈশিষ্ট্য
ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয়গুলির একটি গলনাঙ্ক (650 ডিগ্রি) অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় (660 ডিগ্রি) থেকে 10 ডিগ্রি কম, তবুও কম সান্দ্রতা, উচ্চতর তরলতা এবং ভাল ফিলিং ক্ষমতা প্রদর্শন করে। ডাই-কাস্টিং প্রোডাকশনে, ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয় মোল্ডগুলি 200,000 চক্রের পরিষেবা জীবন অর্জন করে, যা অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলির দ্বিগুণ।
দস্তা খাদ সর্বনিম্ন গলনাঙ্ক (385 ডিগ্রি) ধারণ করে, যা হট-চেম্বার ডাই-কাস্টিং মেশিনের মাধ্যমে ক্রমাগত উত্পাদন সক্ষম করে। এটি অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় কোল্ড-চেম্বার ডাই-কাস্টিংয়ের তুলনায় উৎপাদন দক্ষতায় 40% বৃদ্ধি পায়। যাইহোক, দস্তা খাদগুলি ম্যাগনেসিয়ামের (0.5%) তুলনায় উচ্চ সংকোচনের হার (0.6%) প্রদর্শন করে, যা আরও সুনির্দিষ্ট ছাঁচ ডিজাইনের প্রয়োজন হয়।
2. বিকৃতি প্রক্রিয়াকরণ
অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি ঘূর্ণায়মান এবং এক্সট্রুশনের মতো প্রক্রিয়াগুলির মাধ্যমে 90% এর বেশি বিকৃতি অর্জন করতে পারে, T6 অবস্থায় 6061 অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় 290 MPa এর ফলন শক্তিতে পৌঁছেছে। ম্যাগনেসিয়াম সংকর ধাতু, তবে, তাদের ষড়ভুজাকার বন্ধ-প্যাকড (HCP) স্ফটিক কাঠামোর কারণে ঘরের তাপমাত্রায় প্লাস্টিকের দুর্বল বিকৃতির ক্ষমতা প্রদর্শন করে। এটি একটি অতি-সূক্ষ্ম শস্য কাঠামো অর্জনের জন্য সমান-কোণার কোণ এক্সট্রুশন (ইসিএপি) ব্যবহারের প্রয়োজন, যা প্রসারণ 8% থেকে 25% পর্যন্ত বৃদ্ধি করে।
টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি স্টিলের তুলনায় 1.5 গুণ কাটার শক্তি সহ ব্যতিক্রমীভাবে উচ্চ পরিশ্রমের শক্ত হওয়ার হার (n=0.4) প্রদর্শন করে। উচ্চ-তাপমাত্রা ফোরজিং (900-1000 ডিগ্রী ) ফেজ মাইক্রোস্ট্রাকচারগুলি -ফল দেয়, যদিও এটি 30% দ্বারা সরঞ্জামের শক্তি খরচ বাড়ায়। নভেল -টাইপ টাইটানিয়াম অ্যালয়েস (যেমন, Ti-5553) কক্ষের তাপমাত্রা-নিয়ন্ত্রিত স্থিতিশীল উপাদান সামগ্রীর মাধ্যমে 50% বৃদ্ধি করে।
IV সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতির বিশ্লেষণ
1. মহাকাশ খাত
F-22 ফাইটার জেটের কাঠামোর 41% টাইটানিয়াম অ্যালয়েস গঠন করে। এর ল্যান্ডিং গিয়ার বিম, TC4 অ্যালয় থেকে তৈরি, -55 ডিগ্রি থেকে 600 ডিগ্রি পর্যন্ত তাপমাত্রায় স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা বজায় রাখে। ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয় AZ31B স্যাটেলাইট মাউন্টে 40% ওজন হ্রাস করে, যদিও স্থানের পরিবেশের ক্ষয় প্রতিরোধের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে নিকেল প্লেটিং প্রয়োজন।
অ্যালুমিনিয়াম খাদ 7075-T6 বোয়িং 787 বিমানের 15% গঠন করে। এর উইং স্পারগুলি, ঘর্ষণ স্টির ওয়েল্ডিং (FSW) এর মাধ্যমে যুক্ত, যৌথ শক্তি অর্জন করে 90% বেস উপাদানে পৌঁছায়, যেখানে ঐতিহ্যবাহী রিভেটেড কাঠামোর জন্য মাত্র 70%।
2. স্বয়ংচালিত শিল্প
ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয় হুইল (যেমন, AM60B) অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় চাকার তুলনায় 35% ওজন কমায়, যদিও দাম দ্বিগুণ। সেমি-সলিড ইনজেকশন মোল্ডিং (SSM) প্রযুক্তি ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয় হুইল উৎপাদন খরচ 40% কমিয়ে দিতে পারে।
Zinc alloy die-cast components hold an 80% market share in automotive door locks. The ZA8 alloy, after T5 heat treatment, achieves a hardness of 120 HB and exhibits three times the wear resistance of aluminium alloys. However, zinc alloys suffer from poor dimensional stability at elevated temperatures (>120 ডিগ্রি ), ইঞ্জিনের উপাদানগুলিতে তাদের প্রয়োগ সীমিত করে।
3. 3সি ইলেকট্রনিক্স
ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয়েস ল্যাপটপের কেসিংগুলিতে 65% মার্কেট শেয়ারের আদেশ দেয়৷ AZ91D অ্যালয় মাইক্রো-আর্ক অক্সিডেশনের পরে 1200 HV পৃষ্ঠের কঠোরতা অর্জন করে, পরিধান প্রতিরোধে স্টেইনলেস স্টিলকে ছাড়িয়ে যায়। অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয় 6063 স্মার্টফোনের মধ্য-ফ্রেমের 80% গঠন করে, যা ন্যানোইমপ্রিন্টিং প্রযুক্তির মাধ্যমে 0.1 মিমি নির্ভুলতার সাথে টেক্সচার প্রক্রিয়াকরণ সক্ষম করে।
টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি ভাঁজ স্ক্রীন মোবাইল ফোনের কব্জায় ব্যবহার করা হয়। - প্রকার Ti-3Al-2.5V খাদ ঠান্ডা ঘূর্ণনের মধ্য দিয়ে যায়, এটির ইলাস্টিক মডুলাস 105 GPa থেকে 120 GPa পর্যন্ত বৃদ্ধি করে, 200,000 ভাঁজ চক্রের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।
