Nuair a Úsáidtear Feadán Téamh Tíotáiniam i nGalaitheoir Fuarú Sáile (Báite i 20% CaCl₂ Sáile ag - Timthriallta Caidéal Teasa 20 céim go 40 céim), Conas a Tionchar Tiús Balla ar an mBaol a bhaineann le Briseadh agus Briseadh ar Theocht Íseal?

An Trádáil Bhunúsach-i nDearadh Téitheoir Tíotáiniam don tSeirbhís Sáile Subzero
Úsáideann galú fuaraitheoirí sáile 20% de chlóiríd chailciam (CaCl2) sáile mar chuisneán tánaisteach, ag oibriú ag -20 céim (galú) agus 40 céim (comhdhlúthú/dí-reoite). Uaireanta cuirtear feadáin téimh tíotáiniam chun an teocht a dhíreoite nó a chothabháil. Tá teocht trasdula ag tíotáiniam ó insínte go brittle faoi bhun náid. Fanann tíotáiniam insínte síos go dtí -250 céim , murab ionann agus cruach carbóin , ach is féidir notches , teannas iarmharach nó hidrigin a bheith ina chúis le briseadh brittle faoi -10 céim . Bíonn tionchar ag tiús an bhalla ar an riocht strus ag an mbarr notch agus ar an ráta fuaraithe le linn rothaíochta teirmeach. Déanann an anailís meastachán ar an mbaol a bhaineann le briseadh breabaithe ar theocht íseal i bhfeadáin téimh tíotáiniam a rothlaíonn idir -20 céim agus 40 céim, agus ríomhtar an tiús balla a íoslaghdaíonn an riosca seo.

Éifeacht ar Ionracas Meicniúla: Aistriú Insínte go Brittle i Tíotáiniam
Tá struchtúr criostail pacáilte dlúth heicseagánach (HCP) ag tíotáiniam grád 2. Ní thaispeánann miotail HCP, murab ionann agus cruach BCC, insínte géar-go-teocht thrasdultach bhríomhar. Taispeánann tíotáiniam fuinneamh tionchair Charpy os cionn 50 J síos go dtí -50 céim . Mar sin féin, titeann an déine briste ag teochtaí faoi bhun-náid, cé go bhfuil barr géar ann (m.sh. ladhar táthaithe, scratch nó suíomh pollta). Is é an déineacht briste eitleáin K_IC de tíotáiniam Grád 2 ag 20 céim ná thart ar 100 MPa√m agus ag -20 céim laghdaítear go 70–80 MPa√m. Má tá barróg agat mar aon le strus teanntachta atá fágtha (ó lúbadh nó táthú) is féidir leat briseadh brittle a fháil. Fós dian go leor.

Bíonn tionchar ag tiús an bhalla ar thríaiseacht an teannais ag barr barr. Dá airde an tiús, is ea is láidre an srian, .i. is mó an triaxiality an staid struis (in aice le brú an eitleáin) rud a fhágann go laghdaítear an toughness dealraitheach briste. Tugadh faoi deara go bhfuil srian níos airde ag balla 2.0 mm ná balla 1.0 mm agus mar sin tá sé níos mó seans maith go briseadh brittle ag teochtaí ísle. Léiríonn ríomhanna atá bunaithe ar mheicnic briste go bhfuil méid an locht criticiúil le haghaidh briste brittle ag -20 céim le haghaidh balla 1.0 mm thart ar 2 mm. Maidir le balla 2.0 mm tá sé 1.5 mm. Tá an balla níos tiús níos so-ghabhálaí i leith lochtanna beaga.

Tionchar ar Fheidhmíocht Theirmeach: Ráta Fuarú agus Strus Teirmeach
Le linn an aistrithe ó 40 céim go −20 céim comhbhrú an truaill tíotáiniam agus na comhpháirteanna taobh istigh (MgO, sreang friotaíochta) ag rátaí éagsúla, rud a chruthaíonn strus teirmeach. Strus teirmeach $\\sigma_{teirmeach}=E*\\alpha*\\Delta T=105 GPa * 8.6e-6 * 60=54 MPa, go maith faoi bhun an toraidh. Ach le linn oibriú timthriall fuar an téitheoir, cruthaítear grádán teochta trasna an bhalla mar thoradh ar an téamh leictreach breise. Léiríonn an balla níos tiús (2.0 mm) grádán níos mó (ΔT_cond=2.5 céim ag 2.0 W/cm²) ná an balla níos tanaí (1.2 céim ). Tugann an grádán isteach freisin strus lúbthachta ar an dromchla istigh.

Trádáil{0}}as sintéis: tiús balla agus baol briste ar theocht íseal
Tiús Balla (mm) Cruas Briste PEN ag -20 céim (MPa√m)Méid Criticiúil do Bhriste (mm) Strus Iarmharach de bharr Lúbthachta (MPa)Guaiseacha Briste ag Teocht Íseal
0.8 mm 80 (strus eitleáin ceannasach) 2.5 mm 50 MPa Íseal 1.0 mm 78 (modh measctha) 2.2 mm 55 MPa Íseal 1.2 mm 75 (modh measctha) 1.9 mm 60 MPa Íseal-Measartha
1.5 mm 72 (brú eitleáin druidim) 1.6 mm 65 MPa Measartha 2.0 mm 68 (brú eitleáin) 1.3 mm 75 MPa Meán-Ard
Tá ballaí níos tiús níos lú briste-diana (srian níos mó) agus tá méideanna lochta criticiúla níos lú acu, agus mar sin is mó an seans go mbrisfear brittle as mionfhabhtanna.

Innealtóireacht Thar Balla: Cóimhiotail agus Rialú Lochtanna
Ós rud é go bhfuil riosca briste á thiomáint ag méid locht agus srianta, tá sé níos éifeachtaí lochtanna a laghdú ná tiús bhalla a athrú. Cuireann leictreaphlású an dromchla tíotáiniam (Ra Níos lú ná nó cothrom le 0.2 µm) deireadh le héaróga géara agus laghdaítear an tiúchan struis. Cuirtear deireadh leis na réimsí is tipiciúla maidir le bristeadh a thionscnamh trína chinntiú go bhfuil na welds meilte réidh (gan aon fhoghearradh). Má mhéadaítear tíotáiniam grád 1 (níos lú iarann ​​agus ocsaigine, níos mó insínteacht) feabhsaíonn sé an toughness ag teocht íseal. Tá K_IC ag Grád 1 de 90–100 MPa√m ag -20 céim , mar sin tá sé díolmhaithe go bunúsach ó bhriseadh brittle fiú ag tiús bhalla 2.0 mm. Le haghaidh seirbhíse teocht an-íseal, is fearr Grád 1.

Conclúid: Balla Tanaí (1.0 – 1.2 mm) Fabhrach don tSeirbhís Sáile Nialais-
Tá an chontúirt maidir le breabú agus briste ar theocht íseal d’fheadán téimh tíotáiniam i sáile 20% CaCl2 le timthriall de -20 céim agus 40 céim níos airde nuair a bhíonn tiús an bhalla níos tanaí (1.0–1.2 mm) ná nuair a bhíonn sé níos tiús (1.8–2.0 mm). Tá triaisiúlacht struis níos airde (srian) ag ballaí níos tiús, rud a laghdaítear an tocht dealraitheach briste agus a laghdaíonn méid an locht criticiúil le haghaidh briste brittle. Ag -20 céim is féidir balla 2.0 mm a bhriseadh le locht 1.3 mm, agus is féidir le balla 1.0 mm locht 2.2 mm a sheasamh. Is é an tsonraíocht mholta ná Grád 1 nó Grád 2 tiús bhalla tíotáiniam 1.0-1.2 mm, bailchríoch dromchla leictreaphlátáilte agus táthaithe réidh talún. Ba cheart ballaí níos tiús (Níos mó ná nó cothrom le 1.5 mm) a sheachaint ach amháin i gcás uasghrádú go tíotáiniam Grád 1. Cuir an t-íosteocht seirbhíse agus an méid locht a bhfuiltear ag súil leis (eg scratches, táthú undercut) ar fáil don mhonaróir. Tá níos tanaí níos fearr le haghaidh friotaíochta briste i seirbhís fuaraithe sáile le timthriallta fo-nialas.