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 ۳، ۶، ۱۲ و ۲۴ ساعت پیرسازی شد. هم‌چنین سه غلظت ۲۵/۰، ۵/۰ و ۷۵/۰ 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 ۹۰۰، ۱۰۰۰ و ۱۱۰۰ درجه­سانتی­گراد استفاده شد.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی خسارت هیدروژنی آلیاژ آلومینیوم ۷۰۷۵، پس ‌‌از انجام آنیل انحلالی و پیرسازی دومرحله‌ای است. آنیل انحلالی در دما‌های ۵۰۰ تا ۵۷۵ درجه سانتی‌گراد به‌مدت ۱ تا ۲۰ ساعت انجام شد. مرحله اول پیرسازی دومرحله‌ای، در دماهای ۱۸۰، ۲۰۰ و ۲۲۰ درجه سانتی‌گراد به‌مدت ۳۰ دقیقه و مرحله دوم پیرسازی در دماهای ۱۲۰ و ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد به‌مدت ۱۰، ۱۵ و ۲۰ ساعت انجام گرفت. بررسی ساختاری به‌روش SEM و بررسی ترکیب شیمیایی رسوب­ها‌  به‌­روش EDS صورت گرفت. افت استحکام کششی در فرایند ۶T پس از هیدروژن‌دهی ۱۵۰ مگاپاسگال بود ولی در فرایند دومرحله‌ای این کاهش به ۵۰ مگاپاسگال رسید. در مجموع، استحکام کششی پس از شارژ هیدروژن، در فرایند پیرسازی دومرحله‌ای نسبت به فرایند ۶T به‌شدت افزایش یافت.

در این مقاله فرایندهای RRA، T۷۳ و T۶ با هدف ارتقای خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم ۷۰۷۵ انجام و سختی، استحکام کششی و استحکام خمشی آلیاژ مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. به این منظور محلول­سازی در دمای ۵۳۰ درجه سانتی­گراد به­مدت ۱۶ ساعت انجام شد. برای عملیات T۶، پس از آنیل انحلالی، پیرسازی در دمای ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد به­مدت ۲۴ ساعت صورت گرفت. در فرایند T۷۳ پس از آنیل انحلالی، نمونه در دو مرحله به‌ترتیب در دماهای ‌۱۲۰ و ۱۸۰ درجه سانتی­گراد و به­مدت ۷ و ۲۰ ساعت پیرسازی شد. عملیات RRA در سه مرحله انجام شد. مرحله اول همانند T۶، مرحله دوم عملیات بازگشت در دمای ۲۰۰ درجه سانتی­گراد به­مدت ۲۰ دقیقه و در مرحله سوم مجدداً پیرسازی همانند T۶ 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 E۳۸۴-۹۹ ، ASTM B۵۵۷-۰۶ و DIN ۵۰۱۲۱ انجام گرفت. عملیات RRA باعث افزایش استحکام کششی از ۴۶۶ به ۴۸۵ مگاپاسکال و سختی از ۱۱۰ به ۱۶۵ ویکرز شد. پس از عملیات T۶ استحکام کششی از ۴۶۶ به ۵۰۵ مگاپاسکال و سختی از ۱۱۰ به ۱۶۰ ویکرز افزایش یافت. در فرایند T۷۳ تغییری در استحکام کششی (۴۶۵ مگاپاسکال) حاصل نشد ولی استحکام تسلیم از ۳۹۴ به ۴۱۰ افزایش و سختی از ۱۱۰ به ۸۴ ویکرز کاهش یافت. استحکام خمشی در فرایندهای T۷۳، RRA و T۶ به‏ترتیب از ۷۹۷ به ۸۴۴، ۹۲۰ و ۱۰۳۰ مگاپاسکال افزایش یافت. با انجام فرایند RRA در دما و زمان بهینه سختی، استحکام کششی و استحکام خمشی فرایندهای T۶ و T۷۳ بهبود پیدا کرد.