1. Металл хөөс, хөнгөн цагаан хөөс гэж юу вэ
Түүхийн явцад хөөсөн металлын нээлт нь материалын инженерчлэлийн бүхий л салбарын хувьсгалын чухал үе шат юм. Металл хөөс нь олон тооны нүх сүвтэй, бүтцийн дагуу хийгээр дүүрсэн металл хийцээс тогтсон материалыг хэлнэ [2]. Эдгээр металл хөөсөнцөрийн нүх сүв нь хоорондоо холбогдсон эсвэл битүүмжлэгдсэн байж болох ба тэдгээрийг 2(a)(b) [3]-р зурагт үзүүлсний дагуу задгай хөөс ба хаалттай хөөс гэж нэрлэдэг. Тэдгээрийн дотроос хөнгөн цагаан хөөсөн материал нь өндөр сүвэрхэг, нягт багатай, хөнгөн жинтэй, өндөр бат бэх, сайн шахагдах, хүчтэй цохилт шингээх, дуу шингээх чадвар сайтай, цахилгаан соронзон хамгаалалт сайтай гэдгээрээ хамгийн ирээдүйтэй хөөсөн металл юм. Маш сайн гүйцэтгэлийг "металл од" [4] гэж нэрлэдэг бөгөөд үүнийг сансрын инженерчлэл, үйлдвэрлэл, физикийн шинжлэх ухааны салбарт боловсруулах бусад аргуудад өргөн ашигладаг.
Зураг 2. Хөнгөн цагаан хөөсний бүтцийн шинж чанар: (a) Нээлттэй эсийн хөнгөн цагаан хөөс; (B) Хаалттай эсийн хөнгөн цагаан хөөс [3]
2. Хөөсрүүлсэн хөнгөн цагааны нээлт
Түүхийн туршид яс, мод, уушгин зэрэг материалыг эрт дээр үеэс өргөн хэрэглэж ирсэн. Олон судлаачид эдгээр материалын хэрэглээ нь метал хөөс зэрэг хүний гараар хийсэн материалыг үйлдвэрлэхэд түлхэц өгсөн гэж таамаглаж байна. Хэдийгээр 1950-иад оноос хойш одоо хэрэглэгдэж буй хөөсөрч буй ихэнх технологиудыг санал болгож байгаа ч судалгаагаар хөөсөөр хөнгөн цагааныг нээсэн нь 1926 онд Ма Де Меллер Францын патентад метал хөөсөрч байгааг дурьдсан үеэс эхэлсэн болохыг харуулсан. Меллер хайлсан металлд инертийн хий оруулах, эсвэл хайлсан металл дахь карбонат зэрэг хөөсөрч буй бодисыг ашиглах замаар метал хөөсөрч болно гэж нэгэнтээ санал болгосон. Хэдийгээр энэ нь зөвхөн санаан дээр суурилсан патент боловч хөнгөн цагаан хөөс бүтээхэд шаардагдах дараагийн алхмуудын үндэс суурийг тавьдаг. Жон Си Эллиотт энэ санаагаа 20 жилийн дараа улам хөгжүүлж, Меллерийн патентын шинэчилсэн хувилбарыг зохион бүтээж, анхны боломжтой хөнгөн цагаан хөөсийг нэвтрүүлсэн нь 1990-ээд онд Японд уг материалыг худалдаанд гаргахад хувь нэмэр оруулсан юм. Энэ хувилбар нь суурийг тавьсан [5].
3. Хөнгөн цагааны хөөсөнцөрийн гүйцэтгэл ба хэрэглээ
Хөөсрүүлсэн хөнгөн цагаан нь сүвэрхэг, сүвэрхэг бүтэц өндөртэй метал бөгөөд битүүмжилсэн нүх нь металл материалын нийт эзэлхүүний дөрөвний гурвыг эзэлдэг тул материалыг маш хөнгөн болгодог [7]. Дээр дурдсан шинж чанаруудаас гадна хөнгөн цагаан хөөс нь гайхалтай эрчим хүч шингээх шинж чанартай, өндөр шахалттай байдаг [7]. Нягтын тухайд судлаачид ихэнх хөнгөн цагааны хөөсөн дээжийн нягт нь ойролцоогоор 0.4-1.2 г·см-3 байдаг болохыг тогтоожээ [6]. Нэмж дурдахад хөнгөн цагаан хөөс нь дуу шингээх, дахин боловсруулах, бага дулаан дамжуулалттай байдаг [7].
Хэрэглээний хувьд хөнгөн цагаан хөөс нь цахилгаан соронзон хамгаалалт, хөнгөн жин, шингээх шинж чанар нь хэт физик орчинд тэсвэртэй тул хяналттай цөмийн хайлуулах төхөөрөмж, автомашин, сансар судлал, барилгын салбарт ашигладаг эд ангиудад хамгийн тохиромжтой нэр дэвшигч болгодог. Удирдах боломжтой цөмийн хайлуулах төхөөрөмжид хаалттай эсийн хөнгөн цагаан хөөс нь цахилгаан соронзон хамгаалалтын маш сайн материал юм. Хөнгөн цагаан хөөс араг яс нь хоорондоо уялдаатай байдаг тул энэ нь асар том өвөрмөц гадаргуутай, цахилгаан соронзон долгионыг шингээх, тусгах сайн чадвартай. Шингээлтийн алдагдал, тусгал алдагдах гэх мэт янз бүрийн алдагдал үүсдэг тул хөөсөрсөн хөнгөн цагаан цахилгаан соронзон хамгаалалт сайтай байдаг. Түүнчлэн хөөсөн хөнгөн цагааны цахилгаан соронзон хамгаалалтын үр нөлөө нь цахилгаан соронзон долгионы давтамж нэмэгдэхийн хэрээр эхлээд буурч, дараа нь нэмэгдэх хандлагатай байгааг тогтоожээ [3]. Сансрын салбарт хөөсөн хөнгөн цагааныг сансрын конус эсвэл турбины эд анги үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Хөөсрүүлсэн хөнгөн цагааны чанар муутай тул онгоцны эд ангиудын нийт жинг бууруулахад онцгой ач холбогдолтой [7]. Мөн маш сайн эрчим хүч шингээх материалын хувьд хөөсөн хөнгөн цагааныг сансрын хөлгийн буфер, чичиргээ шингээгч болон буцах бүхээгийн ёроолыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд ингэснээр сансрын хөлөг аюулгүй газардаж, сансрын нисэгчид болон сансрын тоног төхөөрөмжийн аюулгүй байдлыг хамгаалах боломжтой. Эрчим хүчийг үр дүнтэй шингээх, цочрол шингээх чадвараар хөөсөрсөн хөнгөн цагаан нь сансрын хөлгийн газардах нөлөөн дор сансрын нисгэгчдийн аюулгүй байдлыг хангах боломжтойг Зураг 3 [8]-д үзүүлэв.
Зураг 3. Цохилтод тэсвэртэй цоргоны хэсэгчилсэн бүтцийг сайжруулсан[8]
1-дээд арьс; 2-хөөстэй хөнгөн цагаан утас; 3-доод арьс
Автомашины үйлдвэрлэлд хөөсөн хөнгөн цагаан нь хүрээний эд ангиудын нийт тоог бууруулж, угсрах үйл явцыг илүү үр дүнтэй болгож, улмаар зардлыг бууруулж, гүйцэтгэлийг сайжруулахад тусалдаг [7]. Одоогийн байдлаар хөөсөөр хөнгөн цагааныг 4-р зурагт үзүүлсний дагуу автомашины их биений бүтцэд мөргөхөөс хамгаалах баар, дам нуруу, хаалганы дам нуруу зэрэгт ашиглаж байна [9-10].
Зураг 4. (а) машины их биеийн хэсэгчилсэн энерги шингээх хэсгүүдийн диаграмм;
(B) Мөргөлдөөний эсрэг хөөсөн хөнгөн цагааны бүдүүвч диаграмм
Барилгын салбарт хөөсөн хөнгөн цагааны гол хэрэглээ нь хүчтэй дуу чимээнээс хамгаалах хамгаалалтын, галд тэсвэртэй хаалт юм. Архитектурт хаалттай эсийн хөнгөн цагаан хөөсний ердийн хэрэглээ бол Шанхай хотын SOHO Fuxing Plaza юм. Дизайнер нь 6-р зурагт [11] үзүүлсэн шиг дуу чимээг шингээж, тусгаарлахын тулд их хэмжээний хөөс хөнгөн цагаан ашигладаг.
Хөнгөн цагааны хөөсийг олж илрүүлсэн нь гайхалтай амжилт гэж тооцогддог. Хөөсрүүлсэн хөнгөн цагаан материал нь цахилгаан соронзон хамгаалалт сайтай, хөнгөн жинтэй, нягтрал багатай, цочрол шингээх, эрчим хүч шингээх чадварыг хослуулсан тул өнөөдөр янз бүрийн салбарт маш сайн үзүүлэлттэй байна. Өргөн хэрэглээний боломж. Сонирхолтой нь, хөнгөн цагаан хөөсөнцөр нь байгаль орчинд ээлтэй, дахин боловсруулж ашиглах боломжтой бүтээгдэхүүн бөгөөд энэ нь тогтвортой материал бөгөөд ирээдүйд үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд их хэмжээгээр ашиглагдах төлөвтэй байна.
Шуудангийн цаг: 2021 оны 11-р сарын 30-ны хооронд
