කාබන් උදාසීනත්වයේ ගෝලීය ඉලක්කය මගින් මෙහෙයවනු ලබන සැහැල්ලු කිරීම නිෂ්පාදන කර්මාන්තයේ පරිවර්තනය සහ වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා මූලික යෝජනාව බවට පත්ව ඇත. එහි අද්විතීය භෞතික හා රසායනික ගුණාංග සහිත ඇලුමිනියම්, සාම්ප්රදායික කර්මාන්තයේ "සහාය භූමිකාවක" සිට ඉහළ මට්ටමේ නිෂ්පාදන සඳහා "උපායමාර්ගික ද්රව්යයක්" දක්වා ඉහළ ගොස් ඇත. මෙම ලිපිය සැහැල්ලු ඇලුමිනියම් ද්රව්යවල නව්ය වටිනාකම මාන හතරකින් ක්රමානුකූලව විසංයෝජනය කරනු ඇත: තාක්ෂණික මූලධර්ම, කාර්ය සාධන වාසි, යෙදුම් බාධක සහ අනාගත දිශාවන්.
I. සැහැල්ලු ඇලුමිනියම් ද්රව්යවල තාක්ෂණික හරය
සැහැල්ලු ඇලුමිනියම් යනු හුදෙක් "බර අඩු කරන ද්රව්යයක්" නොව, මිශ්ර ලෝහ නිර්මාණය, ක්ෂුද්ර පාලනය සහ ක්රියාවලි නවෝත්පාදනය යන තුනෙන් එක තාක්ෂණික පද්ධතියක් හරහා ලබා ගන්නා කාර්ය සාධන පිම්මකි:
මූලද්රව්ය මාත්රණය ශක්තිමත් කිරීම: 500MPa හි ආතන්ය ශක්ති සීමාව බිඳ දැමීම සඳහා මැග්නීසියම්, සිලිකන්, තඹ සහ අනෙකුත් මූලද්රව්ය එකතු කරමින් Mg ₂ Si, Al ₂ Cu, ආදිය වැනි ශක්තිමත් කිරීමේ අවධීන් සාදයි (උදා:6061-T6 ඇලුමිනියම් මිශ්ර ලෝහය).
නැනෝ ව්යුහගත නියාමනය: වේගවත් ඝණීකරණ තාක්ෂණය හෝ යාන්ත්රික මිශ්ර ලෝහ භාවිතා කිරීමෙන්, ශක්තිය සහ තද බවෙහි සහජීවන දියුණුවක් ලබා ගැනීම සඳහා ඇලුමිනියම් අනුකෘතියට නැනෝ අවක්ෂේපිත හඳුන්වා දෙනු ලැබේ.
විරූපණ තාප පිරියම් කිරීමේ ක්රියාවලිය: ප්ලාස්ටික් විරූපණය සහ රෝල් කිරීම සහ ව්යාජ ලෙස සකස් කිරීම වැනි තාප පිරියම් කිරීමේ ක්රියාවලීන් ඒකාබද්ධ කරමින්, ධාන්ය ප්රමාණය මයික්රෝමීටර මට්ටමට පිරිපහදු කර, විස්තීර්ණ යාන්ත්රික ගුණාංග සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කරයි.
ටෙස්ලා හි ඒකාබද්ධ ඩයි-කාස්ටිං ඇලුමිනියම් උදාහරණයක් ලෙස ගනිමින්, එය සාම්ප්රදායික කොටස් 70 ක් තනි සංරචකයකට ඒකාබද්ධ කිරීම සඳහා ගිගාකාස්ටිං යෝධ ඩයි-කාස්ටිං තාක්ෂණය භාවිතා කරයි, බර 20% කින් අඩු කරන අතර නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව 90% කින් වැඩි දියුණු කරයි, එය ද්රව්ය ක්රියාවලි සහයෝගී නවෝත්පාදනයේ කඩාකප්පල්කාරී වටිනාකම සනාථ කරයි.
Ⅱ. සැහැල්ලු ඇලුමිනියම් ද්රව්යවල මූලික වාසි
ප්රතිස්ථාපනය කළ නොහැකි සැහැල්ලු කාර්යක්ෂමතාව
ඝනත්ව වාසිය: ඇලුමිනියම් වල ඝනත්වය වානේ වල ඝනත්වයෙන් තුනෙන් එකක් පමණි (2.7g/cm ³ vs 7.8g/cm ³), සහ සමාන පරිමාව ප්රතිස්ථාපන අවස්ථා වලදී 60% ට වඩා බර අඩු කිරීමේ බලපෑමක් ලබා ගත හැකිය. BMW i3 විදුලි මෝටර් රථය සම්පූර්ණයෙන්ම ඇලුමිනියම් ශරීරයකින් සමන්විත වන අතර, බර කිලෝග්රෑම් 300 කින් අඩු කරන අතර පරාසය 15% කින් වැඩි කරයි.
කැපී පෙනෙන ශක්ති අනුපාතය: ශක්තියට බර අනුපාතය සලකා බැලීමේදී, 6-ශ්රේණියේ ඇලුමිනියම් මිශ්ර ලෝහයේ නිශ්චිත ශක්තිය (ශක්තිය/ඝනත්වය) 400MPa/(g/cm ³) දක්වා ළඟා විය හැකි අතර එය සාමාන්ය අඩු කාබන් වානේවල 200MPa/(g/cm ³) ඉක්මවා යයි.
බහුමාන කාර්ය සාධන ඉදිරි ගමන
විඛාදන ප්රතිරෝධය: ඝන ඇලුමිනියම් ඔක්සයිඩ් ස්ථරය (Al ₂ O3) ද්රව්යයට ස්වභාවික විඛාදන ප්රතිරෝධයක් ලබා දෙන අතර වෙරළබඩ ප්රදේශවල පාලම්වල සේවා කාලය වසර 50 කට වඩා වැඩි විය හැකිය.
තාප සන්නායකතාවය: තාප සන්නායකතා සංගුණකය 237W/(m · K) දක්වා ළඟා වන අතර එය වානේ මෙන් තුන් ගුණයක් වන අතර 5G පාදක මධ්යස්ථානවල තාප විසර්ජන කවචයේ බහුලව භාවිතා වේ.
ප්රතිචක්රීකරණය කිරීමේ හැකියාව: ප්රතිචක්රීකරණය කරන ලද ඇලුමිනියම් නිෂ්පාදනයේ බලශක්ති පරිභෝජනය ප්රාථමික ඇලුමිනියම් වලින් 5% ක් පමණක් වන අතර කාබන් විමෝචනය 95% කින් අඩු වන අතර එය චක්ර ආර්ථිකයේ අවශ්යතා සපුරාලයි.
ක්රියාවලි අනුකූලතාව
නම්යශීලී බව ගොඩනැගීම: මුද්රා තැබීම, නිස්සාරණය, ව්යාජ ලෙස සකස් කිරීම, ත්රිමාණ මුද්රණය වැනි විවිධ ක්රියාවලීන් සඳහා සුදුසු වේ. ටෙස්ලා සයිබර්ට්රක් රථය සීතල-රෝල් කරන ලද ඇලුමිනියම් තහඩු මුද්රා තැබීමේ ශරීරය, ශක්තිය සමතුලිත කිරීම සහ ආකෘති නිර්මාණය කිරීමේ නිදහස භාවිතා කරයි.
පරිණත සම්බන්ධතා තාක්ෂණය: CMT වෙල්ඩින්, ඝර්ෂණ කලවම් වෙල්ඩින් සහ අනෙකුත් පරිණත තාක්ෂණයන් සංකීර්ණ ව්යුහයන්ගේ විශ්වසනීයත්වය සහතික කරයි.
Ⅲ. සැහැල්ලු ඇලුමිනියම් ද්රව්ය යෙදීමේදී ඇතිවන බාධකය
ආර්ථික අභියෝග
ඉහළ ද්රව්ය පිරිවැය: ඇලුමිනියම් මිල දිගු කාලයක් තිස්සේ වානේ මිල මෙන් 3-4 ගුණයකින් පවත්වා ගෙන ගොස් ඇත (සාමාන්ය ඇලුමිනියම් ඉන්ගෝට් මිල ඩොලර් 2500/ටොන් එදිරිව 2023 දී වානේ මිල ඩොලර් 800/ටොන්), එය මහා පරිමාණයෙන් ජනප්රිය වීමට බාධාවක් වේ.
උපකරණ ආයෝජන සීමාව: ඒකාබද්ධ ඩයි-කාස්ටිං සඳහා ටොන් 6000 ට වඩා බරැති අති විශාල ඩයි-කාස්ටිං යන්ත්ර ස්ථාපනය කිරීම අවශ්ය වන අතර, එක් උපකරණයක පිරිවැය යුවාන් මිලියන 30 ඉක්මවන අතර, එය කුඩා හා මධ්යම ප්රමාණයේ ව්යවසායන් සඳහා දැරිය නොහැකි තරම්ය.
කාර්ය සාධන සීමාවන්
ශක්ති සිවිලිම: ශක්තිමත් කිරීමේ ක්රම හරහා එය 600MPa දක්වා ළඟා විය හැකි වුවද, එය තවමත් අධි ශක්ති වානේ (1500MPa) සහ ටයිටේනියම් මිශ්ර ලෝහ (1000MPa) වලට වඩා අඩු බැවින් බර වැඩ අවස්ථා වලදී එහි යෙදීම සීමා කරයි.
අඩු උෂ්ණත්ව බිඳෙනසුලු බව: -20 ℃ ට අඩු පරිසරවලදී, ඇලුමිනියම් වල බලපෑම් දෘඪතාව 40% කින් අඩු වන අතර, එය මිශ්ර ලෝහ වෙනස් කිරීම හරහා ජය ගත යුතුය.
සැකසීමට ඇති තාක්ෂණික බාධකg
නැවත යොමු කිරීමේ පාලන අභියෝගය: ඇලුමිනියම් තහඩු මුද්රා තැබීමේ වසන්තය වානේ තහඩුවට වඩා 2-3 ගුණයක් වන අතර, නිරවද්ය අච්චු වන්දි සැලසුමක් අවශ්ය වේ.
මතුපිට ප්රතිකාර සංකීර්ණතාව: සෞන්දර්යය සහ විඛාදන ප්රතිරෝධයට බලපාන ඇනෝඩීකරණය කරන ලද පටල ඝණකමෙහි ඒකාකාරිත්වය පාලනය කිරීම අපහසුය.
Ⅳ. කර්මාන්ත යෙදුම් තත්ත්වය සහ අපේක්ෂාවන්
පරිණත යෙදුම් ක්ෂේත්ර
නව බලශක්ති වාහන: NIO ES8 සියලුම ඇලුමිනියම් ශරීරය බර 30% කින් අඩු කරයි, 44900Nm/deg ක ව්යවර්ථ දෘඪතාවක් ඇත; Ningde Times CTP බැටරි තැටිය ඇලුමිනියම් වලින් සාදා ඇති අතර එමඟින් ශක්ති ඝනත්වය 15% කින් වැඩි වේ.
අභ්යවකාශය: එයාර්බස් A380 බඳෙහි ව්යුහයෙන් 40% ක් ඇලුමිනියම් ලිතියම් මිශ්ර ලෝහයෙන් සාදා ඇති අතර එමඟින් බර ටොන් 1.2 කින් අඩු වේ; SpaceX තරු නැව්වල ඉන්ධන ටැංකි 301 මල නොබැඳෙන වානේ වලින් සාදා ඇත, නමුත් රොකට් බඳ ව්යුහය තවමත් 2024-T3 ඇලුමිනියම් මිශ්ර ලෝහය දැඩි ලෙස භාවිතා කරයි.
දුම්රිය ප්රවාහනය: ජපානයේ ෂින්කන්සන් හි N700S බෝගිය ඇලුමිනියම් ව්යාජ ලෙස භාවිතා කරයි, බර 11% කින් අඩු කරන අතර තෙහෙට්ටුවේ ආයු කාලය 30% කින් දීර්ඝ කරයි.
විභව ධාවන පථය
හයිඩ්රජන් ගබඩා ටැංකිය: 5000 ශ්රේණියේ ඇලුමිනියම් මැග්නීසියම් මිශ්ර ලෝහ හයිඩ්රජන් ගබඩා ටැංකියට 70MPa ඉහළ පීඩනයකට ඔරොත්තු දිය හැකි අතර එය ඉන්ධන සෛල වාහනවල ප්රධාන අංගයක් බවට පත්ව ඇත.
පාරිභෝගික ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ: MacBook Pro හි 1.2mm ඝණකමකින් 90% තිර-ශරීර අනුපාතයක් පවත්වා ගෙන යන තනි-කෑලි ඇලුමිනියම් ශරීරයක් ඇත.
අනාගත ඉදිරි ගමනේ දිශාව
සංයුක්ත නවෝත්පාදනය: ඇලුමිනියම් මත පදනම් වූ කාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත ද්රව්ය (6061/CFRP) ශක්තියෙන් සහ සැහැල්ලු බරින් ද්විත්ව ඉදිරි ගමනක් අත්කර ගන්නා අතර, බෝයිං 777X පියාපත් බර 10% කින් අඩු කිරීමට මෙම ද්රව්යය භාවිතා කරයි.
බුද්ධිමත් නිෂ්පාදනය: AI මඟින් ක්රියාත්මක වන ඩයි-කාස්ටිං පරාමිති ප්රශස්තිකරණ පද්ධතිය මඟින් සීරීම් අනුපාතය 8% සිට 1.5% දක්වා අඩු කරයි.
Ⅴ. නිගමනය: සැහැල්ලු ඇලුමිනියම් ද්රව්යවල "බිඳීම" සහ "සිටීම"
සැහැල්ලු ඇලුමිනියම් ද්රව්ය තාක්ෂණික විප්ලවයේ සහ කාර්මික පරිවර්තනයේ මංසන්ධියේ පවතී:
ද්රව්ය ආදේශනයේ සිට පද්ධති නවෝත්පාදනය දක්වා: එහි වටිනාකම බර අඩු කිරීම පමණක් නොව, නිෂ්පාදන ක්රියාවලීන් (ඒකාබද්ධ ඩයි වාත්තු කිරීම වැනි) සහ නිෂ්පාදන ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය (මොඩියුලර් නිර්මාණය) ක්රමානුකූලව ප්රතිව්යුහගත කිරීම ප්රවර්ධනය කිරීම තුළ ද පවතී.
පිරිවැය සහ කාර්ය සාධනය අතර ගතික සමතුලිතතාවය: ප්රතිචක්රීකරණ තාක්ෂණයේ දියුණුව (ප්රතිචක්රීකරණය කරන ලද ඇලුමිනියම් අනුපාතය 50% ඉක්මවයි) සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය (ටෙස්ලා හි සුපිරි ඩයි-කාස්ටිං කම්හලේ නිෂ්පාදන ධාරිතාව වැඩි වේ) සමඟ ආර්ථික හැරවුම් ලක්ෂ්යය වේගවත් විය හැකිය.
හරිත නිෂ්පාදනයේ සුසමාදර්ශී වෙනස: ගෝලීය සැපයුම් දාමයේ අඩු කාබන් පරිවර්තන අවශ්යතා සපුරාලන වානේ හා සසඳන විට එහි ජීවන චක්රය පුරාවට ඇලුමිනියම් ටොන් එකක කාබන් පියසටහන 85% කින් අඩු වේ.
නව බලශක්ති වාහන විනිවිද යාමේ අනුපාතය 40% ඉක්මවීම සහ ගුවන් සේවා කර්මාන්තයේ කාබන් තීරුබදු ක්රියාත්මක කිරීම වැනි ප්රතිපත්ති මගින් මෙහෙයවනු ලබන සැහැල්ලු ඇලුමිනියම් කර්මාන්තය "විකල්ප තාක්ෂණයක" සිට "අනිවාර්ය විකල්පයක්" දක්වා පරිණාමය වෙමින් පවතී. ද්රව්යමය නවෝත්පාදනය මත කේන්ද්ර කරගත් මෙම කාර්මික විප්ලවය අවසානයේ "බර" පිළිබඳ මානව අවබෝධයේ සීමාවන් නැවත සකස් කර කාර්යක්ෂම හා පිරිසිදු කර්මාන්තයක නව යුගයක් උදා කරනු ඇත.
පළ කළ කාලය: ජූනි-05-2025