titaniumdan aluminium dicirikan oleh ketumpatan rendah, kekuatan khusus yang tinggi, dan rintangan kakisan yang sangat baik, menjadikannya boleh digunakan secara meluas dalam sektor seperti aeroangkasa, pengangkutan, pembuatan kenderaan dan industri kimia.
Dalam kejuruteraan moden, keadaan operasi yang menuntut yang diletakkan pada komponen telah mewujudkan cabaran yang lebih besar mengenai prestasi perkhidmatan, dengan itu memacu pembangunan dan aplikasi struktur komposit. Komponen komposit yang diperbuat daripada aloi titanium dan aluminium membolehkan penggunaan optimum ciri prestasi kedua-dua bahan.
Perbezaan ketara dalam sifat termofizik dan mekanikal titanium dan aluminium menjadikan proses kimpalan terdedah kepada isu seperti keliangan dan keretakan. Terutamanya, pembentukan sebatian antara logam yang terhasil daripada tindak balas metalurgi adalah punca utama kemerosotan prestasi dalam sambungan Ti/Al yang tidak serupa.
Jadi, apakah sebab mengapa kimpalan titanium kepada aluminium sukar?
**Aluminium dan titanium mudah bertindak balas dengan oksigen**
1. Aluminium bertindak balas dengan oksigen untuk membentuk filem Al₂O₃ oksida yang tumpat dan refraktori dengan takat lebur setinggi 2050 darjah; filem ini menghalang ikatan dua logam asas dan menjadikan kimpalan mudah terdedah kepada kemasukan.
2. Titanium mula mengoksida pada 600 darjah; pengoksidaan meningkat apabila suhu meningkat, membentuk TiO₂ (titanium dioksida). Ini mewujudkan lapisan perantaraan yang rapuh dalam kimpalan, mengurangkan keplastikan dan keliatan.
**Aluminium dan titanium mengalami tindak balas yang berbeza pada pelbagai suhu**
1. Pada 1460 darjah, aluminium dan titanium membentuk sebatian TiAl (titanium aluminide) dengan pecahan jisim aluminium sebanyak 36.03%, yang meningkatkan kerapuhan logam.
2. Pada 1340 darjah, mereka membentuk sebatian TiAl₃ (titanium trialuminide) dengan pecahan jisim aluminium 60%–64%.
3. Apabila cair, larutan pepejal titanium dalam aluminium terbentuk apabila pecahan jisim titanium mencapai 0.15%.
**Keterlarutan bersama antara aluminium dan titanium adalah sangat rendah**
1. Pada 665 darjah, keterlarutan titanium dalam aluminium ialah 0.26%–0.28%; keterlarutan ini berkurangan apabila suhu menurun.
2. Apabila suhu jatuh ke 20 darjah, keterlarutan titanium dalam aluminium turun kepada 0.07%, menyukarkan kedua-dua logam asas untuk mengikat dengan berkesan.
3. Keterlarutan aluminium dalam titanium adalah lebih terhad, mewujudkan cabaran yang ketara dalam membentuk kimpalan antara dua logam asas. Aluminium dan titanium mempamerkan penyerapan gas yang tinggi pada suhu tinggi
4. Aluminium cecair boleh melarutkan sejumlah besar hidrogen, manakala aluminium pepejal hampir tiada keterlarutan untuknya; akibatnya, hidrogen tidak boleh terlepas dalam masa semasa pemejalan kimpalan, yang membawa kepada pembentukan keliangan.
5. Hidrogen mempunyai keterlarutan tinggi dalam titanium; pada suhu yang lebih rendah, agregat hidrogen membentuk liang, mengurangkan keplastikan dan keliatan kimpalan dan menjadikannya mudah retak rapuh.
Aluminium dan titanium membentuk sebatian rapuh dengan kekotoran lain
1. Oksida yang terbentuk oleh aluminium dan oksigen meningkatkan kerapuhan logam, menjadikan kimpalan sukar.
2. Titanium bertindak balas dengan nitrogen untuk membentuk titanium nitrida, yang mengurangkan keplastikan logam.
3. Titanium bertindak balas dengan karbon untuk membentuk karbida; apabila pecahan jisim karbon melebihi 0.28%, kebolehkimpalan kedua-dua logam asas merosot dengan ketara.
Aluminium dan titanium mempamerkan tindak balas yang berbeza pada suhu yang berbeza-beza
1. Terdapat perbezaan besar dalam kekonduksian terma antara aluminium dan titanium; kekonduksian haba aluminium (206.9 W·m⁻¹·K⁻¹) adalah lebih kurang 16 kali ganda daripada titanium (13.8 W·m⁻¹·K⁻¹).
2. Pekali pengembangan linear aluminium dan titanium sangat berbeza, dengan pekali aluminium adalah kira-kira tiga kali ganda daripada titanium; ini menjadikan mereka mudah retak di bawah tekanan.
Pembakaran-dan penyejatan unsur mengaloi dalam aluminium dan titanium
1. Apabila aloi aluminium atau aluminium cair, unsur dengan takat lebur yang lebih rendah-seperti magnesium dan zink-mula terbakar atau menyejat.
2. Apabila mencapai takat lebur titanium atau aloi titanium (1677 darjah ), lecuran-dan penyejatan aluminium dan unsur mengaloi lain bertambah kuat, menghasilkan komposisi kimia kimpalan yang tidak homogen dan kekuatan berkurangan.
E-mel-:garychen3215@hotmail.com
Alamat: No.35, Baoti Rd, bandar Baoji, Wilayah Shaanxi, China
Hubungi: Encik Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mudah Alih/WhatsApp: +86 13092900605
