نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

روش رسوب­دهی همواره یکی از روش­های مهم در تهیه نانوپودرهای سرامیکی به‌شمار رفته است. در این پژوهش اثر متغیرهای غلظت و مدت زمان پیرسازی، که از مهمترین متغیرهای تاثیرگذار این روش است، بررسی شده است. نانو پودر اکسید ایتریم (ایتریا) به‌روش رسوب‌دهی تهیه شد. از میکرو پودر ایتریا به‌عنوان پیش ماده و از کربنات هیدروژن آمونیوم به‌عنوان عامل رسوب استفاده شد. در روش رسوب‌دهی ترکیب مورد نظر در چهار زمان 3، 6، 12 و 24 ساعت پیرسازی شد. هم‌چنین سه غلظت 25/0، 5/0 و 75/0 مولار برای بررسی غلظت پیش ماده مورد استفاده، بررسی شد. فازهای تشکیل شده در این روش و رفتار گرمایی و اندازه ذرات، توسط پراش­ پرتو ایکس، تحلیل حرارتیگرمایی TG و DTA و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شدند. در هر دو مورد با بررسی زمان پیرسازی و یا غلظت میانگین، حالت بهینه تعیین شد. از تحلیل مشخصه یابی طیف­سنجی فروسرخ (FTIR) نیز برای بررسی و تشخیص پیوندهای ترکیب­ها قبل و بعد از عملیات حرارتی در دماهای 900، 1000 و 1100 درجه­سانتی­گراد استفاده شد.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی خسارت هیدروژنی آلیاژ آلومینیوم 7075، پس ‌‌از انجام آنیل انحلالی و پیرسازی دومرحله‌ای است. آنیل انحلالی در دما‌های 500 تا 575 درجه سانتی‌گراد به‌مدت 1 تا 20 ساعت انجام شد. مرحله اول پیرسازی دومرحله‌ای، در دماهای 180، 200 و 220 درجه سانتی‌گراد به‌مدت 30 دقیقه و مرحله دوم پیرسازی در دماهای 120 و 150 درجه سانتی‌گراد به‌مدت 10، 15 و 20 ساعت انجام گرفت. بررسی ساختاری به‌روش SEM و بررسی ترکیب شیمیایی رسوب­ها‌  به‌­روش EDS صورت گرفت. افت استحکام کششی در فرایند 6T پس از هیدروژن‌دهی 150 مگاپاسگال بود ولی در فرایند دومرحله‌ای این کاهش به 50 مگاپاسگال رسید. در مجموع، استحکام کششی پس از شارژ هیدروژن، در فرایند پیرسازی دومرحله‌ای نسبت به فرایند 6T به‌شدت افزایش یافت.

در این مقاله فرایندهای RRA، T73 و T6 با هدف ارتقای خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم 7075 انجام و سختی، استحکام کششی و استحکام خمشی آلیاژ مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. به این منظور محلول­سازی در دمای 530 درجه سانتی­گراد به­مدت 16 ساعت انجام شد. برای عملیات T6، پس از آنیل انحلالی، پیرسازی در دمای 150 درجه سانتی‌گراد به­مدت 24 ساعت صورت گرفت. در فرایند T73 پس از آنیل انحلالی، نمونه در دو مرحله به‌ترتیب در دماهای ‌120 و 180 درجه سانتی­گراد و به­مدت 7 و 20 ساعت پیرسازی شد. عملیات RRA در سه مرحله انجام شد. مرحله اول همانند T6، مرحله دوم عملیات بازگشت در دمای 200 درجه سانتی­گراد به­مدت 20 دقیقه و در مرحله سوم مجدداً پیرسازی همانند T6 انجام شد. بررسی ریز‌ساختار و سطح شکست نمونه­ها توسط میکروسکوپ­های نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. برای بررسی ترکیب شیمیایی رسوب­ها از طیف‌سنجی با تفکیک انرژی EDS)) استفاده شد. ارزیابی سختی، استحکام کششی و خمشی مطابق با استانداردهای ASTM E384-99 ، ASTM B557-06 و DIN 50121 انجام گرفت. عملیات RRA باعث افزایش استحکام کششی از 466 به 485 مگاپاسکال و سختی از 110 به 165 ویکرز شد. پس از عملیات T6 استحکام کششی از 466 به 505 مگاپاسکال و سختی از 110 به 160 ویکرز افزایش یافت. در فرایند T73 تغییری در استحکام کششی (465 مگاپاسکال) حاصل نشد ولی استحکام تسلیم از 394 به 410 افزایش و سختی از 110 به 84 ویکرز کاهش یافت. استحکام خمشی در فرایندهای T73، RRA و T6 به‏ترتیب از 797 به 844، 920 و 1030 مگاپاسکال افزایش یافت. با انجام فرایند RRA در دما و زمان بهینه سختی، استحکام کششی و استحکام خمشی فرایندهای T6 و T73 بهبود پیدا کرد.