عند شحن سبائك الألومنيوم مع الهيدروجين، وجود فيلم أكسيد على السطح هو التحدي. لحل هذه المشكلة، قمنا بتطوير طريقة يمكن أن إدخال كمية عالية من الهيدروجين في سبائك الألومنيوم باستخدام الاحتكاك في الماء. الطريقة هو أسهل أن نفهم عندما يمكن تصور دوران شريط اثارة والعينة على ورقة تلميع.
النجاح يعتمد على تحقيق الاستقرار في دوران شريط اثارة. إظهار الإجراء سوف السيدة ميشيكو أراياما، طالبة جامعية من مختبري. تصنيع قطع اختبار سبائك الألومنيوم كما هو موضح في النص.
إجراء المعالجة الحرارية حل عن طريق تسخين قطع الاختبار في فرن الهواء في 520 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة ومن ثم إخماد قطع الاختبار في الماء. للخطوة التالية، والمعالجة الحرارية ذروة الشيخوخة، والقطع اختبار في 175 درجة مئوية لمدة 18 ساعة. الخطوة الأخيرة في إعداد قطع الاختبار هو تلميع السطح باستخدام السيليكون كربيد الميريد ورقة.
قبل الشروع في الاحتكاك في إجراء المياه، وزن وقياس القطع الاختبار. استخدم ميزان كهربائي لوزن قطع الاختبار بدقة 0.0001 غرام. استخدام المقارنة الضوئية لقياس سمك وعرض قطعة اختبار إلى دقة 0.0001 ملليمتر.
يتم إجراء الاحتكاك في إجراء المياه في وعاء رد فعل مُنَفذ خصيصًا مُحرك مغناطيسيًا. للبدء، واستخدام الغراء لإرفاق قطعتين اختبار لفلوروكربون البوليمر الثلاثي يحرك شريط. المقبل، وإعداد وعاء التفاعل، وعاء الزجاج حسب الطلب.
استخدام الشريط على الوجهين لإرفاق تلميع الورق إلى الجزء السفلي من داخل وعاء التفاعل. ضع وعاء التفاعل على المُحرك المغناطيسي. ثم ضع قطع الاختبار وتحريك شريط على رأس ورقة تلميع ووعاء التفاعل، وإضافة 100 ملليلتر من الماء المقطر.
وضع الغطاء المطاطي على وعاء رد الفعل. توصيل مدخل الغاز إلى أرجون عالية النقاء، وتشغيل الغاز. قم بتوصيل مأخذ الغاز بـ كروماتوغراف الغاز.
Inset مسبار pH في السفينة من خلال الغطاء المطاطي. تشغيل الأرجون. مرة واحدة الغاز في وعاء التفاعل كما تم استبداله تماما من قبل الأرجون، والجهاز جاهز لشحن قطعة اختبار سبائك الألومنيوم.
بدوره على مُحرك مغناطيسي. لتحقيق الاستقرار في حركة شريط اثارة في الماء، والسيطرة على سرعة دوران المهم. السرعة التي تتراوح بين 60 دورة في الدقيقة إلى 240 دورة في الدقيقة هي الأفضل.
كل دقيقتين، قياس تركيز الهيدروجين باستخدام الكروماتوغراف الغاز، وقياس درجة الهدرجة الهيدروجينية. بعد ساعة واحدة، قم بإيقاف تشغيل المُحرك المغناطيسي، وأزل قطع الاختبار وحركة العارضة من وعاء التفاعل. لفصل قطع الاختبار من شريط التحريك، غمرها في الأسيتون، وتطبيق الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية لمدة خمس دقائق.
قبل الانتقال إلى الخطوة التالية، قياس الوزن وسمك قطعة الاختبار. استخدام آلة اختبار الشد لقياس خصائص المواد من القطع الاختبار. تعيين سرعة الرأس من الجهاز إلى مليمترين في الدقيقة الواحدة.
ثم قياس العلاقة الإجهاد والإجهاد لقطع الاختبار. لحساب كمية الهيدروجين التي تمتص أثناء الاحتكاك في إجراء المياه، أولا قياس الهيدروجين الذي يطلقه قطع الاختبار عند تسخينها. قطع قطعة اختبار إلى شكل مستطيل واحد من خمسة في 10 ملليمترات.
ضع قطعة الاختبار داخل أنبوب كوارتز بقطر 10 ملليمترات ، ووضع أنبوب الكوارتز في فرن أنبوبي. قم بتوصيل الأنبوب بـ الكروماتوغراف الغازي وإمدادات غاز الأرجون. بدوره على تدفق غاز الأرجون.
سخني أنبوب الكوارتز الذي يحتوي على قطعة الاختبار، مما يزيد درجة الحرارة بمعدل ثابت قدره 200 درجة مئوية في الساعة حتى تصل درجة حرارته إلى 625 درجة مئوية. في حين يجري تسخين أنبوب الكوارتز وقطعة الاختبار، استخدم الكروماتوغراف الغاز لقياس الهيدروجين الذي يطلق كل دقيقتين. تعرضت سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون مع ثلاثة تركيزات الحديد المختلفة للاحتكاك في إجراء المياه، 0.1٪ الحديد، 0.2٪ الحديد، و 0.7٪ الحديد.
بغض النظر عن تركيز الحديد، فإن قطع الاختبار تنبعث كميات كبيرة من الهيدروجين أثناء الإجراء. وقد أُجري تحليل التحلل الحراري على عينات غير مشحونة وعينات مشحونة بالهيدروجين. بغض النظر عن تركيز الحديد من سبيكة، وتركيز الهيدروجين الكلي زيادة نتيجة للاحتكاك في إجراء المياه.
بالمقارنة مع طريقة ملطّخة في الهواء الرطب، الاحتكاك في الماء هو وسيلة فعالة من الهيدروجين شحن سبائك الألومنيوم. أظهر تحليل desorption الحرارية ارتفاع معدل إطلاق الهيدروجين لسبائك مشحونة باستخدام الاحتكاك في إجراء المياه، وتركيز الهيدروجين المحسوب كان أعلى بكثير. بالمقارنة مع عينات سبائك غير مشحونة، أظهرت عينات سبائك المشحونة بالهيدروجين ليونة أقل.
وهذا يشير إلى أن الاحتكاك في إجراءات المياه أدى إلى تنقيج الهيدروجين. تم استخدام المجهر الإلكترون الثانوي لفحص مورفولوجيا الكسر من سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون التي تحتوي على 0.1٪ الحديد. بعد الاحتكاك في إجراء المياه، تغير مورفولوجيا إلى كسر حدود الحبوب.
وهذا يشير إلى أن ذرات الهيدروجين التي أدخلتها الاحتكاك في إجراءات المياه عززت فك من حدود الحبوب، مما أدى إلى embrittlement الهيدروجين. فمن الممكن لسبائك الألومنيوم شحن الهيدروجين من خلال التعرض والهواء الرطب مع تشوه هش مع معدل اثارة بطيئة. ومع ذلك، فإن الطريقة الحالية تؤدي إلى كمية أكبر من شحن الهيدروجين.
هذه الطريقة تجعل من السهل على الباحثين تقييم حساسية embrittlement الهيدروجين من سبائك الألومنيوم التي لديها مجموعة متنوعة من التراكيب الكيميائية المختلفة. ويمكن تطبيقه على تطوير مواد تخزين الهيدروجين.
