จุดหลอมเหลวของโลหะและโลหะผสมทั่วไป

1. การแนะนำ

จุดหลอมเหลวของวัสดุ - กำหนดเป็นอุณหภูมิที่เปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลวภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐาน - เป็นคุณสมบัติพื้นฐานในวิทยาศาสตร์วัสดุ.

ค่านี้ไม่เพียง แต่กำหนดวิธีการประมวลผลสำหรับโลหะหรือโลหะผสม แต่ยังส่งผลกระทบต่อความเหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมและแอปพลิเคชันเฉพาะ.

ข้อมูลจุดหลอมละลายที่แม่นยำมีความสำคัญต่อการออกแบบที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ, การเลือกใช้วัสดุ, และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการในหลากหลายอุตสาหกรรมตั้งแต่การบินและอวกาศและยานยนต์ไปจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และพลังงาน.

บทความนี้สำรวจพฤติกรรมการหลอมละลายของโลหะบริสุทธิ์และโลหะผสมเชิงพาณิชย์, สนับสนุนโดยตารางข้อมูลสำคัญ, การอภิปรายเกี่ยวกับปัจจัยที่มีอิทธิพล, และเทคนิคการวัดที่ทันสมัย.

2. พื้นฐานของพฤติกรรมการหลอมละลาย

พื้นฐานทางอุณหพลศาสตร์

การหลอมละลายถูกควบคุมโดย ความสมดุลทางอุณหพลศาสตร์, ที่ซึ่งพลังงานฟรีกิ๊บส์ของเฟสของแข็งเท่ากับของของเหลว.

ในระหว่างการละลาย, วัสดุดูดซับ ความร้อนแฝงของฟิวชั่น โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจนกว่าโครงสร้างทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว.

โครงสร้างผลึกและพันธะ

โครงสร้างผลึกมีผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่ออุณหภูมิการหลอมละลาย. ตัวอย่างเช่น:

• เอฟซีซี (ลูกบาศก์) โลหะ, เช่นอลูมิเนียมและทองแดง, มีจุดหลอมเหลวที่ค่อนข้างต่ำเนื่องจากอะตอมที่อัดแน่นกว่า แต่พลังงานพันธะต่ำกว่า.
• สำเนาลับถึง (ลูกบาศก์) โลหะเช่นเหล็กและโครเมียมโดยทั่วไปมีจุดหลอมเหลวที่สูงขึ้นเนื่องจากพันธะอะตอมที่แข็งแกร่งและความเสถียรของตาข่ายมากขึ้น.

พฤติกรรมการหลอมละลายในโลหะผสม

ไม่เหมือนสารบริสุทธิ์, โดยทั่วไปแล้วโลหะผสมจะไม่มีจุดหลอมเหลวที่คมชัด. แทน, พวกเขาจัดแสดง ช่วงการหลอมละลาย, กำหนดโดย Solidus (การโจมตี) และ ของเหลว (หลอมละลาย) อุณหภูมิ.

การทำความเข้าใจช่วงเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในโลหะวิทยาและมักจะมองเห็นได้ผ่าน ไดอะแกรมเฟสแบบไบนารีและสิบสอง.

3. จุดหลอมเหลวของโลหะบริสุทธิ์

จุดหลอมเหลวของโลหะบริสุทธิ์นั้นโดดเด่นและทำหน้าที่เป็นค่าอ้างอิงในอุตสาหกรรมและสถาบันการศึกษา.

ตารางด้านล่างนำเสนอจุดหลอมเหลวของโลหะวิศวกรรมทั่วไปทั่วเซลเซียส (องศาเซลเซียส), ฟาเรนไฮต์ (°F), และเคลวิน (เค):

จุดหลอมเหลวของโลหะสำคัญ

จุดหลอมเหลวของโลหะบริสุทธิ์ที่สำคัญอื่น ๆ

4. จุดหลอมเหลวของโลหะผสมทั่วไป

ในทางปฏิบัติ, วัสดุทางวิศวกรรมส่วนใหญ่ไม่ใช่โลหะบริสุทธิ์ แต่เป็นโลหะผสม. ชุดค่าผสมเหล่านี้มักจะละลายผ่านก พิสัย เนื่องจากหลายขั้นตอนที่มีองค์ประกอบที่แตกต่างกัน.

โลหะผสมทั่วไปและช่วงการละลายของพวกเขา

5. ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อจุดหลอมเหลว

จุดหลอมเหลวของโลหะหรือโลหะผสมไม่ได้เป็นค่าคงที่ที่กำหนดโดยองค์ประกอบองค์ประกอบของมันเพียงอย่างเดียว.

เป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้อง โครงสร้างอะตอม, พันธะเคมี, โครงสร้างจุลภาค, ความดันภายนอก, และสิ่งสกปรก.

ผลขององค์ประกอบการผสม

หนึ่งในปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่เปลี่ยนแปลงพฤติกรรมการหลอมละลายคือการปรากฏตัวของ องค์ประกอบการผสม.

องค์ประกอบเหล่านี้ขัดขวางความสม่ำเสมอของโครงตาข่ายคริสตัลโลหะ, ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มหรือลดจุดหลอมเหลวขึ้นอยู่กับธรรมชาติและการมีปฏิสัมพันธ์กับโลหะฐาน.

• คาร์บอนในเหล็กกล้า: การเพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็กอย่างมีนัยสำคัญช่วยลดอุณหภูมิโซลิทัส.
  เหล็กบริสุทธิ์ละลายที่ ~ 1538 ° C, แต่เหล็กกล้าคาร์บอนเริ่มละลายไปรอบ ๆ 1425 ° C เนื่องจากการก่อตัวของเหล็กคาร์ไบด์.
• ซิลิคอน (และ): มักจะถูกเพิ่มเข้าไปในเตารีดและโลหะผสมอลูมิเนียม, ซิลิกอนสามารถ ยก จุดหลอมเหลวของอลูมิเนียมบริสุทธิ์ แต่มีแนวโน้มที่จะลดลงเมื่อส่วนหนึ่งของส่วนผสมยูเทคติก.
• โครเมียม (Cr), นิกเกิล (ใน): ในเหล็กกล้าไร้สนิม, องค์ประกอบการผสมเหล่านี้ ทำให้โครงสร้างจุลภาคมีเสถียรภาพ และสามารถมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมการหลอมละลาย.
  ตัวอย่างเช่น, 304 สแตนเลสละลายในช่วง 1,400–1450 ° C เนื่องจากมัน 18% CR และ 8% เนื้อหา NI.
• ทองแดง (ลูกบาศ์ก) และสังกะสี (สังกะสี): เป็นทองเหลือง, CU: อัตราส่วน Zn กำหนดช่วงการหลอมละลาย. เนื้อหา Zn ที่สูงขึ้นช่วยลดจุดหลอมเหลวและปรับปรุงความสามารถในการหล่อ, แต่อาจส่งผลต่อความแข็งแกร่ง.

ลักษณะจุลภาค

โครงสร้างจุลภาค - โดยเฉพาะขนาดเกรนและการกระจายเฟส - สามารถมีอิทธิพลอย่างละเอียด แต่มีผลกระทบต่อพฤติกรรมการหลอมละลายของโลหะ:

• ขนาดเกรน: ธัญพืชที่ดีขึ้นสามารถลดจุดหลอมเหลวที่ชัดเจนได้เล็กน้อยเนื่องจากพื้นที่เขตแดนที่เพิ่มขึ้น, ซึ่งมีแนวโน้มที่จะละลายเร็วกว่าเม็ดเอง.
• ขั้นตอนที่สอง/การรวม: ทำให้ตกตะกอน (เช่น, คาร์ไบด์, ไนไตรด์) และการรวมที่ไม่ใช่โลหะ (เช่น, ออกไซด์หรือซัลไฟด์) อาจละลายหรือทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิต่ำ,
  การก่อให้เกิด การชำระบัญชีท้องถิ่น และการลดความสมบูรณ์ของกลไกในระหว่างการเชื่อมหรือการปลอมแปลง.

สิ่งสกปรกและองค์ประกอบการติดตาม

แม้แต่สิ่งสกปรกจำนวนเล็กน้อย - น้อยกว่า 0.1% - สามารถเปลี่ยนพฤติกรรมการหลอมละลายของโลหะ:

• กำมะถันและฟอสฟอรัสในเหล็กกล้า: องค์ประกอบเหล่านี้สร้าง eutectics จุดที่มีจุดต่ำ, ที่ ขอบเขตของเมล็ดข้าวที่อ่อนตัวลง และลดความสามารถในการทำงานร้อน.
• ออกซิเจนในไทเทเนียมหรืออลูมิเนียม: สิ่งสกปรกคั่นระหว่างหน้าเช่น o, เอ็น, หรือ H สามารถปักวัสดุและ แคบช่วงการหลอมละลาย, นำไปสู่การแตกในกระบวนการหล่อหรือการเผา.

ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมและความดัน

จุดหลอมเหลวก็คือก ฟังก์ชั่นของเงื่อนไขภายนอก, โดยเฉพาะแรงกดดัน:

• ผลกระทบแรงดันสูง: การเพิ่มความดันภายนอกโดยทั่วไปจะเพิ่มจุดหลอมเหลว, เมื่อมันยากขึ้นสำหรับอะตอมที่จะเอาชนะพลังงานขัดแตะ.
  สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้องโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการศึกษาธรณีฟิสิกส์และการละลายสูญญากาศ.
• สุญญากาศหรือบรรยากาศที่ควบคุมได้: โลหะเช่นไทเทเนียมและเซอร์โคเนียมออกซิไดซ์ที่อุณหภูมิสูงในอากาศ.
  จะต้องทำการหลอมภายใต้ สุญญากาศหรือก๊าซเฉื่อย (อาร์กอน) เพื่อป้องกันการปนเปื้อนและรักษาความบริสุทธิ์ของโลหะผสม.

โครงสร้างผลึกและพันธะ

การจัดเรียงอะตอมและพลังงานพันธะภายในตาข่ายคริสตัลเป็นพื้นฐานของพฤติกรรมการหลอมละลาย:

• ลูกบาศก์ (สำเนาลับถึง) โลหะ: เหล็ก (เฟ), โครเมียม (Cr), และโมลิบดีนัม (โม) แสดงจุดหลอมเหลวสูงเนื่องจากการบรรจุอะตอมที่แข็งแกร่งและพลังงานพันธะที่สูงขึ้น.
• ลูกบาศก์ (เอฟซีซี) โลหะ: อลูมิเนียม (อัล), ทองแดง (ลูกบาศ์ก), และนิกเกิล (ใน) ยังแสดงจุดหลอมละลายที่สำคัญ แต่โดยทั่วไปจะต่ำกว่าโลหะ BCC ที่มีน้ำหนักอะตอมใกล้เคียงกัน.
• เต็มไปด้วยหกเหลี่ยม (HCP): โลหะอย่างไทเทเนียมและสังกะสีละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่าที่คาดไว้เนื่องจากพฤติกรรมการยึดเกาะแบบแอนไอโซโทรปิก.

ตารางสรุป: ปัจจัยและผลกระทบทั่วไปของพวกเขา

ปัจจัย	ผลกระทบต่อจุดหลอมเหลว	ตัวอย่าง
ปริมาณคาร์บอน (เป็นเหล็กกล้า)	↓ช่วยลดอุณหภูมิโซลัน	เหล็กละลาย ~ 100 ° C ต่ำกว่าเหล็กบริสุทธิ์
ปริมาณซิลิกอน	↑เพิ่มหรือ↓ลดลงขึ้นอยู่กับเมทริกซ์/อัลลอยด์	อัล-ซีอัลลอยด์ละลายต่ำกว่าอัลบริสุทธิ์
ขนาดเกรน	↓ธัญพืชละเอียดอาจลดจุดหลอมเหลวที่ชัดเจนเล็กน้อย	โลหะผสม Ni ที่ละเอียดละลายได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้น
สิ่งเจือปน	↓ส่งเสริมการชำระบัญชีในช่วงต้นและการละลายที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น	S และ P ในเหล็กช่วยลดความร้อนได้
ความดัน	pressure ความดันที่สูงขึ้นเพิ่มจุดหลอมเหลว	ใช้ในกระบวนการเผาแรงดันสูง
การผูกมัด & โครงสร้างคริสตัล	↑พันธะที่แข็งแกร่งขึ้น = จุดหลอมเหลวที่สูงขึ้น	โม > CU เนื่องจาก BCC ที่แข็งแกร่งขึ้น

6. เทคนิคการวัดและมาตรฐาน

การทำความเข้าใจจุดหลอมเหลวของโลหะและโลหะผสมที่มีความแม่นยำสูงเป็นสิ่งสำคัญในวิศวกรรมวัสดุ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการคัดเลือกนักแสดง, การเชื่อม, การปลอม, และการออกแบบความร้อน.

อย่างไรก็ตาม, การวัดจุดหลอมละลายไม่ตรงไปตรงมาอย่างที่เห็น, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมที่ซับซ้อนที่ละลายในช่วงแทนที่จะเป็นจุดเดียว.

ส่วนนี้สำรวจเทคนิคการวัดที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุด, โปรโตคอลมาตรฐาน, และข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับข้อมูลจุดหลอมเหลวที่เชื่อถือได้.

การวัดปริมาณความร้อนด้วยการสแกนดิฟเฟอเรนเชียล (ดีเอสซี)

การสแกนแคลอรี่การสแกนเป็นหนึ่งในวิธีการที่แม่นยำที่สุดและใช้กันอย่างแพร่หลายในการกำหนดจุดหลอมละลายของโลหะและโลหะผสม.

• หลักการทำงาน: DSC วัดการไหลของความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของตัวอย่างเมื่อเทียบกับการอ้างอิงภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุม.
• เอาท์พุต: เครื่องมือสร้างเส้นโค้งที่แสดง จุดสูงสุดของ endothermic ที่จุดหลอมเหลว. สำหรับโลหะผสม, มันเผยให้เห็นทั้ง Solidus และ ของเหลว อุณหภูมิ.
• การใช้งาน: ใช้กันทั่วไปสำหรับโลหะผสมอลูมิเนียม, อัลลอยด์บัดกรี, โลหะมีค่า, และวัสดุขั้นสูงเช่นโลหะผสมหน่วยความจำรูปร่าง.

ตัวอย่าง: ในการทดสอบ DSC ของอัลลอยอัล-ซี, การโจมตีของการหลอมละลาย (Solidus) เกิดขึ้นที่ ~ 577 ° C, ในขณะที่การทำให้เหลวอย่างสมบูรณ์ (ของเหลว) เสร็จสิ้นที่ ~ 615 ° C.

การวิเคราะห์ความร้อนผ่าน DTA และ TGA

การวิเคราะห์ความร้อนที่แตกต่างกัน (DTA)

DTA คล้ายกับ DSC แต่มุ่งเน้นไปที่ ความแตกต่างของอุณหภูมิ มากกว่าการไหลของความร้อน.

• ใช้อย่างกว้างขวางในการวิจัยสำหรับการศึกษา การแปลงเฟส และปฏิกิริยาหลอมละลาย.
• DTA เก่งในสภาพแวดล้อมที่ต้องการช่วงอุณหภูมิที่สูงขึ้น, เช่นการทดสอบ superalloys และเซรามิกส์.

การวิเคราะห์ความร้อน (TGA)

แม้ว่าจะไม่ได้ใช้โดยตรงสำหรับการกำหนดจุดหลอมละลาย, TGA ช่วยประเมิน ออกซิเดชัน, การสลายตัว, และ การระเหย ที่อาจมีผลต่อพฤติกรรมการหลอมละลายที่อุณหภูมิสูง.

การสังเกตด้วยภาพด้วยเตาเผาอุณหภูมิสูง

สำหรับโลหะดั้งเดิมเช่นเหล็กกล้า, ทองแดง, และไทเทเนียม, จุดหลอมเหลวมักถูกสังเกตด้วยสายตาโดยใช้ ไพโรเมตรีออปติคัล หรือ เตาเผากล้องจุลทรรศน์อุณหภูมิสูง:

• ขั้นตอน: ตัวอย่างถูกทำให้ร้อนในเตาควบคุมในขณะที่มีการตรวจสอบพื้นผิวของมัน. การหลอมเหลวนั้นเกิดจากการล่มสลายของพื้นผิว, การทำให้เปียก, หรือการก่อตัวของลูกปัด.
• ความแม่นยำ: แม่นยำน้อยกว่า DSC แต่ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการตั้งค่าอุตสาหกรรมเพื่อควบคุมคุณภาพ.

บันทึก: วิธีนี้ยังคงเป็นมาตรฐานในโรงหล่อที่จำเป็นต้องมีการตรวจคัดกรองอย่างรวดเร็ว, โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสูตรที่กำหนดเอง.

โปรโตคอลมาตรฐานและการสอบเทียบ

เพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ที่สอดคล้องและเป็นที่ยอมรับทั่วโลก, การทดสอบจุดหลอมเหลวต้องปฏิบัติตาม มาตรฐานสากล, รวมทั้ง:

มาตรฐาน	คำอธิบาย
ASTM E794	วิธีการทดสอบมาตรฐานสำหรับการหลอมละลายและการตกผลึกของวัสดุโดยการวิเคราะห์ความร้อน
ASTM E1392	แนวทางสำหรับการสอบเทียบ DSC โดยใช้โลหะบริสุทธิ์เช่นอินเดียม, สังกะสี, และทองคำ
ไอเอสโอ 11357	ซีรีส์สำหรับการวิเคราะห์ความร้อนของโพลีเมอร์และโลหะ, รวมถึงวิธีการ DSC
จาก 51004	มาตรฐานเยอรมันสำหรับการกำหนดพฤติกรรมการหลอมละลายโดย DTA

การสอบเทียบ เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผลลัพธ์ที่แม่นยำ:

• โลหะอ้างอิงบริสุทธิ์ที่มีจุดหลอมเหลวที่รู้จัก (เช่น, อินเดียม: 156.6 องศาเซลเซียส, ดีบุก: 231.9 องศาเซลเซียส, ทอง: 1064 องศาเซลเซียส) ใช้ในการปรับเทียบเครื่องมือวิเคราะห์ความร้อน.
• การสอบเทียบจะต้องดำเนินการเป็นระยะเพื่อแก้ไข ล่องลอย และให้ความมั่นใจกับความแม่นยำอย่างสม่ำเสมอ, โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวัดวัสดุด้านบน 1200 องศาเซลเซียส.

ความท้าทายในทางปฏิบัติในการวัดจุดหลอมละลาย

มีหลายปัจจัยที่ทำให้การทดสอบจุดหลอมละลายมีความซับซ้อน:

• ออกซิเดชัน: โลหะเช่นอลูมิเนียมและแมกนีเซียมออกซิไดซ์ได้ง่ายที่อุณหภูมิสูง, มีผลต่อการถ่ายเทความร้อนและความแม่นยำ. บรรยากาศป้องกัน (เช่น, อาร์กอน, ไนโตรเจน) หรือห้องสูญญากาศเป็นสิ่งจำเป็น.
• ตัวอย่างความเป็นเนื้อเดียวกัน: อัลลอยด์ที่ไม่เหมือนใครอาจแสดง ช่วงละลายกว้าง, ต้องมีการสุ่มตัวอย่างอย่างระมัดระวังและการทดสอบหลายครั้ง.
• ความร้อนสูงหรือต่ำกว่า: ในการทดสอบแบบไดนามิก, ตัวอย่างอาจ overshoot หรือ undershoot จุดหลอมเหลวที่แท้จริงเนื่องจากความล่าช้าทางความร้อนหรือการนำความร้อนที่ไม่ดี.
• ผลตัวอย่างขนาดเล็ก: ในผงโลหะวิทยาหรือวัสดุระดับนาโน, ขนาดอนุภาคขนาดเล็กสามารถลดจุดหลอมละลายได้เนื่องจากพลังงานพื้นผิวเพิ่มขึ้น.

7. การประมวลผลอุตสาหกรรมและการประยุกต์ใช้ข้อมูลจุดหลอมเหลว

ส่วนนี้สำรวจว่าพฤติกรรมการหลอมละลายแจ้งกระบวนการและแอพพลิเคชั่นอุตสาหกรรมที่สำคัญอย่างไร, ในขณะที่เน้นกรณีการใช้งานเฉพาะในอุตสาหกรรมสมัยใหม่.

การหล่อและการขึ้นรูปโลหะ

หนึ่งในแอปพลิเคชันที่ตรงที่สุดของข้อมูลจุดหลอมเหลวอยู่ใน การหล่อโลหะ และ การสร้างกระบวนการ, ที่ไหน อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของแข็งเป็นของเหลว กำหนดข้อกำหนดด้านความร้อน, การออกแบบแม่พิมพ์, และกลยุทธ์การระบายความร้อน.

• โลหะที่ละลายต่ำ (เช่น, อลูมิเนียม: ~ 660 ° C, สังกะสี: ~ 420 ° C) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับปริมาณสูง หล่อตาย, เสนอเวลารอบระยะเวลาที่รวดเร็วและต้นทุนพลังงานต่ำ.
• วัสดุที่ละลายสูง เหมือนเหล็กกล้า (1425–1540 ° C) และไทเทเนียม (1668 องศาเซลเซียส) จำเป็นต้อง แม่พิมพ์ทนไฟ และ การควบคุมความร้อนที่แม่นยำ เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องของพื้นผิวและการเติมที่ไม่สมบูรณ์.

ตัวอย่าง: ในการหล่อการลงทุนของใบมีดกังหันที่ทำจาก Inconel 718 (~ 1350–1400 ° C), การควบคุมการหลอมละลายที่แม่นยำและการควบคุมการแข็งตัวเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบรรลุความสมบูรณ์ของโครงสร้างจุลภาคและความน่าเชื่อถือเชิงกล.

การเชื่อมและการประสาน

การเชื่อมเกี่ยวข้องกับ การละลายที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่น ของโลหะเพื่อสร้างความแข็งแรง, ข้อต่อถาวร. ข้อมูลจุดหลอมเหลวที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเลือก:

• โลหะฟิลเลอร์ ที่ละลายอยู่ใต้โลหะฐานเล็กน้อย
• อุณหภูมิการเชื่อม เพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของเมล็ดข้าวหรือความเครียดที่เหลืออยู่
• อัลลอยด์, เช่นทหารที่ใช้เงิน, ซึ่งละลายระหว่าง 600–800 ° C สำหรับการเข้าร่วมส่วนประกอบโดยไม่ละลายฐาน

ความเข้าใจอย่างถ่องแท้: สแตนเลส (304) มีช่วงหลอมละลายประมาณ 1,400–1450 ° C. ในการเชื่อม TIG, สิ่งนี้จะแจ้งทางเลือกในการป้องกันก๊าซ (อาร์กอน/ฮีเลียม), ก้านฟิลเลอร์, และระดับปัจจุบัน.

ผงโลหะวิทยาและการผลิตสารเติมแต่ง

จุดหลอมเหลวยังควบคุมเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูงเช่น ผงโลหะวิทยา (น.) และ การผลิตสารเติมแต่งโลหะ (เช้า), ที่ไหน โปรไฟล์ความร้อน ส่งผลกระทบโดยตรงต่อคุณภาพของชิ้นส่วน.

• ใน น., โลหะมีความร้อนต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของพวกเขา (เช่น, เหล็กที่ ~ 1120–1180 ° C) เพื่อเชื่อมต่ออนุภาคผ่านการแพร่กระจายโดยไม่มีการทำให้เป็นของเหลว.
• ใน ฟิวชั่นเตียงผงเลเซอร์ (LPBF), จุดหลอมเหลวกำหนด การตั้งค่าพลังงานเลเซอร์, ความเร็วในการสแกน, และ การยึดเกาะ.

กรณีศึกษา: สำหรับ ti-6al-4v (ช่วงการหลอมละลาย: 1604–1660 ° C), การผลิตสารเติมแต่งต้องมีการควบคุมการอุ่นเพื่อลดความเครียดที่เหลือและหลีกเลี่ยงการแปรปรวน.

การออกแบบส่วนประกอบอุณหภูมิสูง

ในภาคที่มีประสิทธิภาพสูงเช่น การบินและอวกาศ, การผลิตกระแสไฟฟ้า, และ การแปรรูปทางเคมี, ส่วนประกอบจะต้องรักษาความแข็งแรงเชิงกลที่อุณหภูมิสูง.

ดังนั้น, จุดหลอมเหลวทำหน้าที่เป็นก การคัดกรองเกณฑ์ สำหรับการเลือกวัสดุ.

• ซุปเปอร์อัลลอย (เช่น, อินโคเนล, ฮาสเตลลอย) ใช้ในใบมีดกังหันและเครื่องยนต์เจ็ทเนื่องจากช่วงการหลอมเหลวสูง (1300–1400 ° C) และความต้านทานคืบ.
• โลหะทนไฟ เหมือนทังสเตน (จุดหลอมเหลว: 3422 องศาเซลเซียส) ใช้ในส่วนประกอบที่หันหน้าเข้าหาพลาสมาและองค์ประกอบความร้อนของเตาเผา.

หมายเหตุความปลอดภัย: ออกแบบเสมอด้วยไฟล์ ความปลอดภัย ด้านล่างจุดหลอมละลายของวัสดุเพื่อหลีกเลี่ยงการทำให้ความร้อนอ่อนลง, ความไม่แน่นอนของเฟส, หรือความล้มเหลวของโครงสร้าง.

การรีไซเคิลและการประมวลผลรอง

ในการดำเนินการรีไซเคิล, ที่ จุดหลอมเหลวให้พารามิเตอร์ที่สำคัญ สำหรับการแยก, การฟื้นตัว, และการประมวลผลโลหะมีค่าใหม่:

• อลูมิเนียมและโลหะผสมสังกะสี, ด้วยจุดหลอมเหลวที่ค่อนข้างต่ำ, เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการปรับปรุงพลังงานและการผลิตซ้ำอีกครั้ง.
• ระบบการเรียงลำดับ สามารถใช้การทำโปรไฟล์ความร้อนเพื่อแยกเศษโลหะผสมขึ้นอยู่กับพฤติกรรมการหลอมละลายที่แตกต่างกัน.

แอปพลิเคชันพิเศษ: การบัดกรี, โลหะผสมที่หลอมละลายได้, และฟิวส์ความร้อน

แอปพลิเคชันบางอย่างใช้ประโยชน์ จุดหลอมเหลวต่ำที่ควบคุมได้อย่างแม่นยำ สำหรับ การออกแบบฟังก์ชั่น:

• อัลลอยด์บัดกรี (เช่น, sn-pb eutectic ที่ 183 องศาเซลเซียส) ถูกเลือกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากจุดหลอมเหลวที่คมชัด, ลดความเครียดจากความร้อนบนแผงวงจร.
• โลหะผสมที่หลอมละลายได้ เหมือนโลหะของไม้ (~ 70 ° C) หรือโลหะของฟิลด์ (~ 62 ° C) รับใช้ ตัดความร้อน, วาล์วความปลอดภัย, และ แอคชูเอเตอร์ที่ไวต่ออุณหภูมิ.

8. บทสรุป

จุดหลอมเหลวไม่ได้เป็นเพียงเรื่องของอุณหพลศาสตร์ - พวกเขามีอิทธิพลโดยตรงต่อวิธีการออกแบบโลหะและโลหะผสม, ที่ผ่านการประมวลผลแล้ว, และนำไปใช้ในการตั้งค่าในโลกแห่งความเป็นจริง.

จากการวิจัยพื้นฐานไปจนถึงการผลิตเชิงปฏิบัติ, การทำความเข้าใจพฤติกรรมการหลอมละลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสร้างความมั่นใจ ความน่าเชื่อถือ, ประสิทธิภาพ, และ นวัตกรรม.

ในขณะที่อุตสาหกรรมผลักดันวัสดุขั้นสูงเพิ่มเติมใน สภาพแวดล้อมที่รุนแรง, ความสามารถในการจัดการและวัดพฤติกรรมการหลอมละลายด้วยความแม่นยำจะยังคงเป็นรากฐานที่สำคัญของวิศวกรรมวัสดุและวิทยาศาสตร์อุณหภูมิ.