ایلومینیم کے مرکب ان چند ساختی دھاتوں میں شامل ہیں جو درجہ حرارت مطلق صفر کی طرف گرنے سے زیادہ ٹوٹنے کی بجائے مضبوط ہو جاتے ہیں۔ یہ طرز عمل انہیں مائع قدرتی گیس کے کنٹینمنٹ، ہوا سے الگ کرنے والے کالموں، سپر کنڈکٹنگ مقناطیسی ڈھانچے اور کرائیوجینک ٹیسٹ رگوں کے لیے پہلے سے طے شدہ انتخاب بناتا ہے، جہاں اسٹیل کو اثر-ٹیسٹ شدہ درجات اور محتاط منتقلی-درجہ حرارت کنٹرول کی ضرورت ہوگی۔ اس کی وجہ کرسٹل کی ساخت میں ہے اور جب تھرمل توانائی تقریباً غائب ہوتی ہے تو اس کی نقل مکانی کے طریقے۔
کم درجہ حرارت پر چہرہ-مرکزی مکعب کی ساخت کیوں اہمیت رکھتی ہے۔
ایلومینیم کا چہرہ-سینٹرڈ کیوبک جالی ہے جس میں بارہ سلپ سسٹم ہوتے ہیں، اور یہ جسم میں پائے جانے والے-مرکزی کیوبک اسٹیلز میں پائی جانے والی قسم کی ٹوٹنے والی-سے-تخلیق کو نہیں دکھاتا ہے۔ درجہ حرارت کو کم کرنے سے نقل مکانی کو منتقل کرنے کے لیے درکار تناؤ بڑھتا ہے جبکہ دستیاب سلپ سسٹمز کی تعداد میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی، اس لیے مواد پلاسٹک کی شکل کو خراب کرنے کی صلاحیت کو کھوئے بغیر سخت ہو جاتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ایلومینیم کے جزو کو مائع نائٹروجن یا مائع ہیلیم میں بغیر سختی کے اچانک نقصان کے بجھایا جا سکتا ہے جو کہ فیریٹک سٹیل کے ساتھ ہوتا ہے۔
ایلومینیم کی اعلی تھرمل چالکتا ایک ہی سمت میں کام کرتی ہے: یہ ایک جزو کے ذریعے گرمی کو یکساں طور پر تقسیم کرتا ہے، مقامی تھرمل گریڈینٹ کو محدود کرتا ہے جو دوسری صورت میں برتن کی دیوار یا سپورٹ سٹرٹ میں ہائی سیکنڈری دباؤ پیدا کرے گا۔
مکینیکل پراپرٹی کے رجحانات -150 ڈگری سے نیچے
زیادہ تر ایلومینیم مرکب تناؤ اور پیداواری طاقت حاصل کرتے ہیں جب درجہ حرارت -150 ڈگری سے نیچے گر جاتا ہے، جب کہ لمبائی یا تو بڑھ جاتی ہے یا بنیادی طور پر مستحکم رہتی ہے کیونکہ نقل مکانی کی حرکت کو دبایا جاتا ہے اور اخترتی مقامی بنانے کے بجائے جالی کے ذریعے پھیل جاتی ہے۔
5xxx اور 1xxx خاندانوں میں سب سے زیادہ رشتہ دار فوائد کے ساتھ، تناؤ کی طاقت بتدریج مائع ہیلیم درجہ حرارت تک بڑھ جاتی ہے۔
لمبائی برقرار یا بہتر ہے؛ مصر دات 5083 مثال کے طور پر -269 ڈگری پر 20٪ سے زیادہ لمبائی کو برقرار رکھتا ہے۔
نوچ کی حساسیت گرتی ہے، اس لیے نشان والے ٹینسائل نمونے کمرے کے درجہ حرارت کے مقابلے ہموار نمونوں کے مقابلے میں کم جرمانہ دکھاتے ہیں۔
تھکاوٹ کے شگاف کی نشوونما شدید تھرمل سائیکلنگ کے تحت تیز ہو سکتی ہے، لہٰذا سائیکلی طور پر بھری ہوئی کرائیوجینک اجزاء کے لیے تھرمل تھکاوٹ کی تشخیص ضروری ہے۔
فریکچر کی سختی زیادہ رہتی ہے، جو کہ وہ خاصیت ہے جو الائے فیملی کو کنٹینمنٹ سروس کے لیے اہل بناتی ہے۔
کریوجینک درجہ حرارت میں میٹالرجیکل تبدیلیاں
دلچسپ تبدیلیاں ساختی کے بجائے تھرموڈینامک ہیں۔ میگنیشیم جیسے مرکب عناصر کی حل پذیری درجہ حرارت میں کمی کے ساتھ تیزی سے گر جاتی ہے، لہذا کوئی بھی تحلیل شدہ محلول اس کی توازن کی حد سے کہیں زیادہ ہے۔ بازی کو مؤثر طریقے سے منجمد کر دیا جاتا ہے، تاہم، اس لیے بارش کا سخت ہونا آگے نہیں بڑھ سکتا اور سروس کے دوران زیادہ عمر-نہیں ہوتی۔ عملی اثرات یہ ہیں:
محلول کے ایٹم مسلسل نقل مکانی کو پن کرتے رہتے ہیں، جو پیداوار کی طاقت میں اضافے کی ایک وجہ ہے۔
بازی-کنٹرول شدہ عمل، بشمول ورن اور بحالی، تقریباً مکمل طور پر دبا دیے جاتے ہیں۔
باڈی-مرکزی کیوبک دھاتوں کے برعکس، کوئی لچکدار-سے-برٹل منتقلی نہیں ہوتی ہے۔
تھرمل سنکچن کو ڈیزائن میں شمار کیا جانا چاہیے، کیونکہ ایلومینیم کا سکڑاؤ اسٹیل یا مرکب سے مختلف ہوتا ہے جسے اکثر بولٹ کیا جاتا ہے۔
یہ خصوصیات وہی ہیں جو ایلومینیم کو سپر کنڈکٹنگ مقناطیسی نظام کے ساختی اجزاء کے لیے استعمال کرنے کی اجازت دیتی ہیں، جہاں مائع ہیلیم درجہ حرارت پر غیر-مقناطیسی، جہتی طور پر مستحکم اور تھرمل طور پر ترسیلی مواد کی ضرورت ہوتی ہے۔
کریوجینک سروس کے لیے کھوٹ کا انتخاب
| سلسلہ | کریوجینک سلوک | عام استعمال |
|---|---|---|
| 5xxx (Al-Mg) | غیر معمولی جفاکشی اور لچک برقرار رکھنے؛ 5083 -269 ڈگری پر 20٪ سے زیادہ لمبائی رکھتا ہے۔ | ایل این جی ٹینک، کرائیوجینک برتن، ویلڈیڈ ڈھانچے |
| 6xxx (Al-Mg-Si) | اچھی ویلڈیبلٹی اور اعتدال پسند طاقت؛ ایک بار غصہ آنے کے بعد خصوصیات مستحکم ہوتی ہیں۔ | کریوجینک برتن کے اجزاء اور معاونت |
| 1xxx (اعلی طہارت) | کم مقناطیسی ردعمل کے ساتھ بہت زیادہ چالکتا | سپر کنڈکٹنگ مقناطیس کے اجزاء اور کریوسٹیٹ حصے |
| 3xxx (Al{{1}Mn) | اچھی فارمیبلٹی اور اعتدال پسند کریوجینک طاقت | ہیٹ ایکسچینجر اور ڈکٹنگ ایپلی کیشنز |
5xxx سیریز ویلڈڈ کرائیوجینک کنٹینمنٹ کے لیے ورک ہارس بنی ہوئی ہے کیونکہ یہ کریوجینک سختی کو غیر-گرمی-قابل علاج مزاج کے ساتھ جوڑتی ہے جو ویلڈنگ کی گرمی سے متاثر نہیں ہوتی ہے۔ مصر دات کا انتخاب پھر اجزاء کی مخصوص تھرمل سنکچن اور طاقت کی ضروریات کو بہتر بناتا ہے۔
کریوجینک سروس کے لیے ویلڈنگ اور فیبریکیشن رولز
ویلڈنگ وہ جگہ ہے جہاں کرائیوجینک ڈیزائن اکثر ناکام ہوجاتا ہے، اس لیے من گھڑت کو آپریٹر کے فیصلے کے بجائے اہل طریقہ کار کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔
فلر دھاتی انتخاب کو ٹھوس کریکنگ کو روکنا چاہیے؛ مماثل یا قدرے زیادہ-میگنیشیم فلرز 5xxx بیس میٹل کے لیے عام ہیں۔
پوروسیٹی کے خطرے کو صفائی، ڈرائی شیلڈنگ گیس اور نمی-مفت استعمال کی اشیاء کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، کیونکہ ہائیڈروجن پک اپ ویلڈ پورسٹی کا بنیادی ذریعہ ہے۔
ویلڈ اور ملحقہ ڈھانچے کے درمیان غیر مماثل تھرمل توسیع بقایا تناؤ کو جنم دیتی ہے، جس کا انتظام مشترکہ ڈیزائن، متوازن ویلڈنگ کی ترتیب اور جہاں ضرورت ہو پہلے سے تناؤ کے ذریعے کیا جاتا ہے۔
پوسٹ- ویلڈ ہیٹ ٹریٹمنٹ عام طور پر 5xxx کام کے لیے گریز کیا جاتا ہے کیونکہ اس سے بہت کم فائدہ ہوتا ہے اور خصوصیات کو کم کیا جا سکتا ہے۔ گرمی کے لیے-قابل علاج مرکبات کو کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ غصہ تباہ نہ ہو۔
طریقہ کار کی اہلیت ایک مناسب ویلڈنگ کے معیار کی پیروی کرتی ہے جیسے ISO 15614-2 یا ASME سیکشن IX، جبکہ بیس پلیٹ خود ASTM B209 یا GB/T 3880 کو فراہم کی جاتی ہے۔
اثر اور سختی کی تصدیق سروس کے درجہ حرارت پر کی جاتی ہے، کمرے کے درجہ حرارت پر نہیں۔
اکثر پوچھے گئے سوالات
س: ایلومینیم کے مرکب کرائیوجینک درجہ حرارت پر ٹوٹنے والے کیوں نہیں ہوتے؟
ان کا چہرہ-مرکزی کیوبک جالی درجہ حرارت کے گرنے کے ساتھ ہی بارہ پرچی نظاموں کو فعال رکھتا ہے، اس لیے دھات مضبوط ہو جاتی ہے بغیر ڈکٹائل-سے{2}}باڈی میں نظر آنے والی ٹوٹنے والی منتقلی-سینٹرڈ کیوبک اسٹیلز کے۔
سوال: ایل این جی کنٹینمنٹ کے لیے کون سا ایلومینیم مرکب سب سے زیادہ استعمال ہوتا ہے؟
الائے 5083 حوالہ مواد ہے: یہ -269 ڈگری پر 20% سے زیادہ لمبائی کو برقرار رکھتا ہے، گرمی کے قابل علاج مزاج کے مسئلے کے بغیر ویلڈ کرتا ہے اور سروس کے درجہ حرارت پر فریکچر کی سختی کو برقرار رکھتا ہے۔
سوال: کیا ایلومینیم کو -150 ڈگری سے نیچے ٹھنڈا کرنے پر طاقت بڑھ جاتی ہے؟
جی ہاں تناؤ اور پیداوار کی طاقت میں بتدریج اضافہ ہوتا ہے جیسا کہ درجہ حرارت گرتا ہے، جس کی وجہ سے نقل مکانی کی تحریک میں اضافہ ہوتا ہے، اور ایک ہی وقت میں لچک کو عام طور پر برقرار رکھا جاتا ہے یا بہتر کیا جاتا ہے۔
سوال: کیا ایلومینیم کو کرائیوجینک برتنوں کے لیے ویلڈ کیا جا سکتا ہے بغیر پوسٹ-ویلڈ ہیٹ ٹریٹمنٹ کے؟
5xxx الائے پوسٹ کے لیے-ویلڈ ہیٹ ٹریٹمنٹ عام طور پر غیر ضروری ہے اور اس سے گریز کیا جاتا ہے، لیکن ویلڈنگ کے طریقہ کار کو اب بھی پوروسیٹی، کریکنگ اور بقایا تناؤ کو کنٹرول کرنے کے لیے ایک تسلیم شدہ معیار کے مطابق ہونا ضروری ہے۔
س: کریوجینک ایلومینیم ڈھانچے میں ڈیزائن کا بنیادی خطرہ کیا ہے؟
تھرمل سنکچن ملحقہ سٹیل یا جامع ڈھانچے کے خلاف مماثلت رکھتا ہے، جو بار بار تھرمل سائیکلنگ کے تحت تھکاوٹ کے شگاف کے ساتھ ساتھ بقایا اور ثانوی دباؤ پیدا کرتا ہے۔
س: اعلی-پیوریٹی 1xxx ایلومینیم سپر کنڈکٹنگ سسٹم میں کیوں استعمال ہوتا ہے؟
یہ کم مقناطیسی ردعمل کے ساتھ اعلی تھرمل چالکتا کو یکجا کرتا ہے اور مائع ہیلیم درجہ حرارت پر نرم رہتا ہے، جو کریوسٹیٹ اور مقناطیس ساختی اجزاء کے مطابق ہوتا ہے۔
