Al-Mg əlavəsi olan tel qarşısında Elektrolitik Mis (EC) Alüminium: Güc və korroziyaya davamlılıq

Mexaniki performans: Alüminium-maqnezium əlavəsi olan telin möhkəmliyi, plastikliyi və sürüşməyə davamlılığı

Çəkilmə möhkəmliyi və akma davranışı: Maqneziumun bərk məhlul gücləndirməsi necə EC alüminiuma nisbətən performansı artırır

Maqnezium atomları alüminiumun kristal quruluşuna qarışdıqda, əslində materialın əsas səviyyədə necə davranacağını dəyişdirirlər. Bu kiçik qeyri-qanuni qonaqlar şəbəkənin düzülüşündə deformasiyaya səbəb olurlar və bu da dislokasiyaların metal içərisində hərəkət etməsini çətinləşdirir. Nəticədə mexaniki xassələrdə əhəmiyyətli yaxşılaşma müşahidə edilir. Çekilmə müqaviməti təxminən 20–30 faiz artır, oysa standart EC alüminiumla müqayisədə akmaya başlama müqaviməti 40 faiz qədər arta bilir. Bu, struktur keçiricilər üçün çox vacibdir, çünki bu o deməkdir ki, bu materiallar pozulmadan daha çox yükü dözə bilir. Bu performans artımının səbəbi şəbəkənin necə deformasiyaya uğradığındadır. Daha çox deformasiya — daimi deformasiyanın başlaması üçün daha yüksək enerji tələbi deməkdir; beləliklə, mühəndislər eyni növ formalı dəyişiklikləri əldə etmək üçün saf alüminiumda asanlıqla baş verən proseslərə nisbətən daha böyük qüvvələr tətbiq etməlidirlər.

Dövri yüklənmə altında plastiklik saxlanılması — açıq havada keçirici quraşdırılması və vibrasiya yorulması üçün kritik

Alüminium-maqnezium əlavəsi olan naqil, daimi mexaniki gərginlik altında qeyri-adi elastiklik göstərir; testlər göstərir ki, bu naqil bir milyon yorulma dövründən sonra belə pozulmadan 15% -dən çox uzana bilir. Bu növ davamlılıq, yüksək gərginlikli overhead elektrik xətlərinin quraşdırılması zamanı çox vacibdir, çünki bu naqillər quruluş zamanı əyilir, burulur və güclü küləklər tərəfindən daim hərəkət edir. Adi EC alüminiumla müqayisədə bu xüsusi əlavələr titrəmə yorulmasına təxminən 25% daha yaxşı müqavimət göstərir; bu da zəif nöqtələrdə, məsələn, hamı tərəfindən narahat olunan asma qısqaclarında çatlakların əmələ gəlməsinin çox daha uzun müddətə gecikdirilməsi deməkdir. Şimali Amerikada EPRI tərəfindən şəbəkə etibarlılığı ilə bağlı aparılan tədqiqatlara əsasən, güclü küləkli bölgələrdə toplanmış real dünya sübutları bu fakta dəstək verir və xidmət müddətinin təxminən 8 il əlavə uzadılmasını göstərir.

60–90°C temperaturda üstün sürüşməyə qarşı müqavimət: yüksək yüklü ötürücü xətlərdə uzunmüddətli sallanma idarəetməsi üçün əhəmiyyəti

Ötürücü xətlər bu tip tipik yüksək yüklərdə (təxminən 60–90 dərəcə Selsi dərəcəsi) davamlı olaraq işlədikdə, alüminium-maqnezium ərintisindən hazırlanmış naqillər standart EC alüminiuma nisbətən təxminən üç dəfədən beş dəfəyə qədər az sürüşmə göstərir. Bu yaxşı istilik sabitliyinin səbəbi nədir? Maqnezium atomları əsasən kristal sərhədlərdə yerləşir və materialın daxilində uzun müddət ərzində bu problemli dislokasiyaların hərəkət etməsini dayandırır. Belə dislokasiyalar materialın uzun müddətli yüklənməsi zamanı müşahidə olunan qradual deformasiyanın səbəbidir. Bu ərintidən hazırlanmış naqillər işdə qırx il keçdikdən sonra ənənəvi naqillərlə müqayisədə təxminən %30–50 az aşağı salınma (sagging) təcrübə edirlər. Sahədə işləyən mühəndislər üçün bu, onlara torpaq səviyyəsindən aşağıya doğru təhlükəsizlik məsafəsini itirməkdən qorxmadan enerji ötürücülərini daha yüksək yükləməyə imkan verir. Bundan əlavə, mövcud infrastrukturun 15–20% artıq cərəyan tutumunu daşıması üçün baha başa gələn modernləşdirmələr və ya dəyişdirilmələr tələb olunmur.

Həqiqi şəraitdə korroziyaya davamlılıq: Alüminium-Maqnezium ərintisi sim vs EC alüminium

Nöqtəvi və dənələrarası korroziya: Niyə daha yüksək Ma tərkibi dəniz atmosferində xloridlərə davamlılığı artırır

Təxminən 3–5 çəki faizi maqnezium ehtiva edən alüminium-maqnezium ərintisi simlər xloridlə zəngin mühitlərə məruz qaldıqda çuxur korroziyası və dənə sərhədi korroziyasına qarşı əhəmiyyətli dərəcədə yaxşı müqavimət göstərir. Bu, daimi olaraq duzlu suya məruz qalan sahil boyu və ya dənizdəki platformalarda yerləşən infrastrukturlar üçün xüsusilə vacibdir. Maqnezium əlavəsi səthdə daha qalın passiv oksid təbəqəsinin əmələ gəlməsinə kömək edir ki, bu təbəqə müəyyən dərəcədə özünü bərpa edə bilir və beləliklə xlorid ionlarının materiala nüfuz etməsini çətinləşdirir. Adi elektrolitik alüminium (EC) bu cəhətdən elə uğurlu deyil, çünki onun mikrostrukturu korroziyanın başlamasına meylli olan dənə sərhədləri sahələrində onu həssas vəziyyətə salır. Dəniz şəraitində beş il ərzində aparılan testlər göstərir ki, maqneziumla ərilmiş simlərdə dənə sərhədi korroziyası riski standart materiallara nisbətən təxminən 40–60 faiz azalır. Hətta ASTM B117 standartlarına uyğun olaraq duzlu sprey altında 2000 saat keçsə belə, əmələ gələn çuxurlar ümumiyyətlə 10 mikrometrdən az dərinlikdə olur ki, bu da qəddar şərait nəzərə alınmaqla olduqca təsirli bir nəticədir.

Passiv təbəqənin inkişafı və pozulma potensialı – 3–5 çəki % Mg optimallaşdırılmasına dair elektrokimyəvi daxil olma

Elektrokimyəvi üsullarla aparılan testlər göstərir ki, maqneziumun miqdarı 3–5 çəki faizi aralığında olduqda, yaranan passiv təbəqə standart EC alüminiuma nisbətən təxminən 30% qalınlaşır və səthlərə təxminən 2,5 dəfə daha yaxşı yapışır. Aşınma gərginliyi adi alüminiumda 0,2 voltdan bir qədər yuxarı olarkən, bu qiymət təxminən 0,8 volta qədər artır; bu da qoruyucu təbəqənin pH 4-dən (turşu mühit) pH 9-a (qələvi mühit) qədər geniş pH diapazonunda sabit qaldığını göstərir. Bunu nə təmin edir? Maqnezium ionları alüminium oksid strukturasına daxil olur və oksigen boşluqlarını təxminən %70 azaldaraq materialın anod prosesləri zamanı parçalanmasına meylliliyini azaldır. Maqneziumun miqdarı 2%-dən az olduqda təbəqə sadəcə qoruma üçün kifayət qədər möhkəm deyil. Lakin maqneziumun miqdarı 6%-dən artıq olduqda da problemlər baş verir — xüsusi olaraq, korroziya problemlərini qarşısını almaq əvəzinə onları sürətləndirən beta fazı (Al₃Mg₂) zərrəciklərinin əmələ gəlməsi. Əksər tətbiqlər üçün maqnezium səviyyəsini 3–5% aralığında saxlamaq mühəndislər tərəfindən «şirin nöqtə» adlandırılan vəziyyəti yaradır: burada struktur bütövlüyü ilə praktiki performans tələbləri arasında optimal balans yaranır və eyni zamanda material xərcləri çox artmır.

Elektrik Keçiriciliyi Üzərində Əldə Olunan Uyğunlaşma və Sistem Səviyyəsində Performans

Alüminium-maqnezium əlavəsi olan naqil adətən təxminən 52–58% IACS keçiriciliyinə çatır, bu da standart EC alüminiumda müşahidə olunan 61%-dən təxminən 5–9 faiz aşağıdır. Bu, maqnezium atomlarının material daxilində elektronların daha çox səpilməsinə səbəb olması ilə bağlıdır. Lakin keçiriciliyin bu azalmasına baxmayaraq, sistem səviyyəsində bir sıra əhəmiyyətli üstünlüklər mövcuddur. Naqilin çəkilmə müqaviməti təxminən 25% yüksəkdir, bu da dayaq strukturları arasındakı aralığın uzadılmasına imkan verir. Beləliklə, qüllələr bir-birindən daha uzaq məsafədə yerləşdirilə bilər və bunun nəticəsində hər bir kilometr quraşdırma üçün qüllələrin sayı 15% qədər azaldıla bilər. Ancaq bundan da vacib olan korroziyaya davamlılıq faktorudur. Maqnezium əlavələri olan ərintilər sərt ekoloji şəraitə qarşı təxminən 40% daha yaxşı müqavimət göstərir və bu, son il Energy Systems Journal-da dərc olunmuş araşdırmalara əsasən xidmət müddətini standart EC alüminiumun tipik 20 ilindən təxminən 30 ilə qədər uzadır. Zaman keçdikcə bu uzunömürlülük xüsusiyyətləri başlanğıcda itirilən keçiricilik kompensasiyasını tamamilə örtür, çünki bu, texniki xidmət ehtiyaclarının azalmasına, enerji kəsintilərinin azalmasına və gələcəkdə əvəz etmə xərclərində əhəmiyyətli qənaətə səbəb olur.

Sistem dizaynerləri bu balansı aşağıdakılarla optimallaşdırırlar:

• Yüksək sallanma və ya yüksək titrəmə zonalarında ərintinin üstün möhkəmlik-çəki nisbətini prioritetləşdirərək
• İstilik həddinə icazə verilən yerlərdə keçiriciliyin itirilməsini mülayim en kəsiyi artırmaqla kompensasiya edərək
• Küləkli və ya seysmik fəal bölgələrdə xətt arızalarının bahalı olmasının qarşısını almaq üçün onun yorulmaya davamlılığından istifadə edərək

Nəticədə, xüsusilə çətin, uzaq və ya çatılması çətin mühitlərdə ömür boyu əməliyyat xərclərində yaranan qənaətlər alüminium-maqnezium ərintisi teli üçün yalnız təmiz keçiricilik göstəricilərinə əsaslanmayan, etibarlılıq yönümlü və sərfəli bir seçim təmin edir.

Mikrostruktur əsasları: Maqnezium miqdarı soyuq çəkilmə ilə alınan alüminium-maqnezium ərintisi telində dənəciklərin incələşməsini, çöküntülərin əmələ gəlməsini və sabitliyini necə idarə edir

Bərk məhlulda sərtləşmə və β-faza (Al₃Mg₂) çöküntüləri arasındakı tarazlıq: Tel çəkilməsi zamanı möhkəmlik və plastiklik arasında tarazlığın saxlanması

Magneziumun miqdarı hansı gücləndirmə üsulunun üstünlük təşkil etdiyini müəyyən edir — və beləliklə, soyuq çəkilmiş alüminium-magnezium ərintisi simin istehsal olunma asanlığını təsirləyir. Təxminən 3 çəki faizi magnezium və ya daha az olduqda, əsas gücləndirmə bərk məhlul sərtləşməsi hesabına baş verir. Əsasən, magnezium atomları alüminium kristal quruluşuna müdaxilə edir və bu da standart EC alüminiuma nisbətən təxminən 15% artıq möhkəmlik yaradır, lakin hələ də yaxşı elastiklik saxlayır. Lakin bu səviyyəni keçdikdə fərqli bir hadisə baş verir. Dənəciklər arasındakı kənarlarda beta (Al₃Mg₂) fazası əmələ gəlməyə başlayır. Bu, materialı daha sərt edir, lakin onun artıq miqdarı simin soyuq emal zamanı qırılganlaşmasına səbəb olur. Doğru nəticələr əldə etmək üçün istilik emalının düzgün idarə edilməsi çox vacibdir. 250 °S-də isitilmə bu sabitsiz strukturların həll olunmasını təmin edir, lakin ümumi dənə quruluşuna təsir göstərmir. Buna görə də əksər sənaye simləri 2,5–4 çəki faizi magnezium tərkibində olur. Bu interval onlara 200 megapaskaldan artıq çəkmə möhkəmliyi və pozulmadan əvvəl 10–12% uzanma verir. Belə ki, quraşdıqdan sonra təkrarlanan yüklərə davam gətirə bilən keçiricilər hazırlamaq üçün bu optimal nöqtəni tapmaq çox vacibdir.