اثر عمليات زيرصفر عميق روي رسوب سختي آلومينيم 2024 و 7075

Effect of Deep Cryogenic Treatment on Precipitation Hardening of Aluminum 2024 and 7075

عمليات زير صفر يك روش كارآمد براي افزايش كارآيي آلياژهاي فلزي است و به علاوه، پيرسختي يك روش متداول براي افزايش نسبت استحكام به وزن آلياژهاي آلومينيم 2024 و 7075 به منظور استفاده در بدنه هواپيماهاي مسافربري است. در اين تحقيق، اثر عمليات زيرصفر در دماي 196 درجه سانتيگراد (زيرصفرعميق) با مدت زمان نگهداري 4 ساعت روي ميزان رسوب سختي آلياژهاي آلومينيم 2024 و 7075 مطالعه مي شود. به همين منظور، براي مطالعه ريزساختار از ميكروسكپهاي الكتروني روبشي (sem) و روبشيعبوري (stem) استفاده شده است. همچنين، براي مطالعه خواص مكانيكي از آزمون كشش و سختي استفاده شده است. نتايج نشان داده است كه با انجام عمليات زيرصفر، تشكيل رسوب در مجاورت ذرات موجود در زمينه بويژه براي ذره آهن، تسهيل مي شود زيرا در دماهاي زيرصفر، اختلاف ضريب انقباض آهن با زمينه آلومينيم موجب مي شود تا در دماي پيرسختي برابر با 100 درجه سانتيگراد، اتمهاي عناصر آلياژي (مانند مس در آلياژ 2024 و منيزيم در آلياژ 7075) راحت تر جذب نواحي اطراف ذره آهن شوند. تشكيل رسوبهاي جديد موجب شده است كه استحكام تسليم آلومينيم 2024 و 7075 نسبت به نمونه شاهد به ترتيب 32 و 20 مگاپاسكال و همچنين استحكام كششي آلومينيم 2024 و 7075 نسبت به نمونه شاهد به ترتيب 26 و 21 مگاپاسكال افزايش پيدا كرده است. درحاليكه در هر دو جنس، سختي تغيير محسوسي نكرده است.

Sub-zero treatment is an efficient method for increasing the efficiency of metal alloys. In addition, aging is a common method for increasing the ratio of the strength to weight of aluminum alloys 2024 and 7075 for using in a passenger aircraft. In this research, the effect of sub-zero treatment at temperature of -196° C (deep cryogenic treatment) and time of 4 hours on the hardness of aluminum alloys 2024 and 7075 are studied. For this purpose, scanning electron microscopy (SEM) and scanning transmission electron microscopy (STEM) have been applied to study the microstructure. Also, tensile and hardness tests have been applied to study mechanical properties. The results show that the formation of precipitation around the particles (especially for iron particles) is facilitated by performing sub-zero treatment. Because the difference in the coefficient of iron contraction with the aluminum matrix at sub-zero treatment causes elements (such as copper in 2024 and magnesium in alloy 7075) are easier to absorb the areas around iron particles at aging temperature of 100 ° C. The new precipitates increased the yield strength of aluminum 2024 and 7075 compared to the control specimen, 32 and 20 MPa, respectively, and the tensile strength of aluminum 2024 and 7075 increased 26 and 21 MPa, respectively. While in both specimens, the change of hardness was not noticeable.