Hidrojen ile alüminyum alaşımları şarj ederken, yüzeyde oksit film varlığı bir meydan okumadır. Bu sorunu çözmek için, sudaki sürtünmeyi kullanarak alüminyum alaşımlarına yüksek miktarda hidrojen getirebilen bir yöntem geliştirdik. Karıştırma çubuğunun ve parlatma kağıdındaki numunenin dönüşünün ne zaman görüntülenebildiği en kolay yöntemdir.
Başarı, karıştırma çubuğunun dönüşünü stabilize etme de bağlıdır. Prosedürü gösteren Bayan Michiko Arayama, benim laboratuvar bir lisans öğrencisi olacaktır. Metinde açıklandığı gibi alüminyum alaşım test parçaları imalat.
Test parçalarını bir saat boyunca 520 santigrat derecede bir hava fırınında ısıtarak ve test parçalarını suda söndürerek bir çözüm ısıl işlem gerçekleştirin. Bir sonraki adım için, pik-aging ısıl işlem, 18 saat boyunca 175 santigrat derece test parçaları anneal. Test parçalarının hazırlanmasında son adım silikon karbür emery kağıt kullanarak yüzey parlatma olduğunu.
Su işleminde sürtünmeye geçmeden önce test parçalarını tartın ve ölçün. Test parçalarını 0,0001 gram hassasiyetle tartmak için elektrik dengesi kullanın. Test parçalarının kalınlığını ve genişliğini 0,0001 milimetre hassasiyetle ölçmek için optik karşılaştırıcı kullanın.
Su işleminde sürtünme manyetik olarak karıştırılan özel yapım reaksiyon kabında gerçekleştirilir. Başlamak için, bir florokarbon polimer üçgen karıştırma çubuğuna iki test parçaları eklemek için tutkal kullanın. Sonra, reaksiyon kabı, özel yapım cam konteyner hazırlayın.
Reaksiyon kabının iç dibine parlatma kağıdı takmak için çift taraflı bant kullanın. Reaksiyon damarını manyetik karıştırıcının üzerine yerleştirin. Sonra test parçaları yerleştirin ve parlatma kağıt ve reaksiyon kabı üstüne çubuğu karıştırın ve distile su 100 mililitre ekleyin.
Kauçuk kapağı reaksiyon kabına yerleştirin. Gaz girişini yüksek saflıktaki argon'a bağlayın ve gazı açın. Gaz çıkışını gaz kromatografisine bağlayın.
PH sondasını kauçuk kapaktan damara ayarlayın. Argon'u aç. Reaksiyon kabındaki gaz tamamen argon ile değiştirildikten sonra, cihaz alüminyum alaşım test parçalarını şarj etmeye hazırdır.
Manyetik karıştırıcıyı aç. Karıştırma çubuğunun sudaki hareketini stabilize etmek için dönüş hızını kontrol etmek önemlidir. 60 rpm ile 240 rpm arasında değişen bir hız en iyisidir.
Her iki dakikada bir, gaz kromatografı kullanarak hidrojen konsantrasyonu ölçmek ve pH ölçmek. Bir saat sonra manyetik karıştırıcıyı kapatın ve test parçalarını çıkarın ve reaksiyon kabından çubuğu karıştırın. Test parçalarını karıştırma çubuğundan ayırmak için, onları aseton'a batırın ve ultrasonik titreşimi beş dakika uygulayın.
Bir sonraki adıma geçmeden önce, test parçalarının ağırlığını ve kalınlığını ölçün. Test parçalarının malzeme özelliklerini ölçmek için bir çekme test makinesi kullanın. Makinenin çapraz baş hızını dakikada iki milimetreye ayarlayın.
Daha sonra test parçaları için stres-gerinim ilişkisini ölçün. Su işleminde sürtünme sırasında emilen hidrojen miktarını hesaplamak için, ilk olarak ısıtıldığında test parçaları tarafından serbest bırakılan hidrojeni ölçün. Test parçasını 1'e 5'er 10 milimetre dikdörtgen şeklinde kesin.
Test parçasını 10 milimetre çapında bir kuvars tüpünün içine yerleştirin ve kuvars tüpünü borufırınına yerleştirin. Tüpü gaz kromatografına ve argon gaz kaynağına bağlayın. Argon gazının akışını açın.
Test parçasını içeren kuvars tüpünü ısıtın, sıcaklığı 625 santigrat dereceye ulaşana kadar saatte 200 santigrat derece sabit bir hızda artırın. Kuvars tüpü ve test parçası ısıtılırken, her iki dakikada bir serbest bırakılan hidrojeni ölçmek için gaz kromatografisini kullanın. Üç farklı demir konsantrasyonuna sahip alüminyum-magnezyum-silikon alaşımları su işleminde sürtünmeye, %0.1 demire, %0.2 demire ve %0.7 demire tabi tutuldu.
Demir konsantrasyonu ne olursa olsun, test parçaları işlem sırasında büyük miktarda hidrojen yayan. Termal desorpsiyon analizi hem yüksüz hem de hidrojen yüklü numunelerde yapıldı. Alaşımın demir konsantrasyonu ne olursa olsun, toplam hidrojen konsantrasyonu su işlemindeki sürtünme sonucu artmıştır.
Nemli havada önceden boyanmış yöntemle karşılaştırıldığında, sudaki sürtünme alüminyum alaşımı şarj eden hidrojenin etkili bir yöntemidir. Termal desorpsiyon analizi, su prosedüründe sürtünme kullanılarak yüklenen alaşım için daha yüksek hidrojen salınım hızı gösterdi ve hesaplanan hidrojen konsantrasyonu önemli ölçüde daha yüksekti. Yüksüz alaşım örnekleri ile karşılaştırıldığında, hidrojen yüklü alaşım örnekleri daha düşük süneklik gösterdi.
Bu, su işlemindeki sürtünmenin hidrojen embrittlement ile sonuçlandığını gösterir. %0.1 demir içeren alüminyum-magnezyum-silikon alaşımının kırık morfolojisini incelemek için sekonder elektron mikroskobu kullanıldı. Su işlemindeki sürtünmeden sonra morfoloji tahıl sınır kırığına dönüştü.
Bu, su işleminde sürtünme ile ortaya çıkan hidrojen atomlarının tane sınırlarının kaynaşmasını artırarak hidrojen embrittlement'a yol açtığını gösterir. Yavaş karıştırma hızı ile kırılgan deformasyon ile pozlama ve nemli hava ile hidrojen şarj alüminyum alaşımları mümkündür. Ancak, mevcut yöntem hidrojen şarj daha büyük bir miktar sonuçlanır.
Bu yöntem, araştırmacıların farklı kimyasal bileşimlere sahip alüminyum alaşımlarının hidrojen embrittlement hassasiyetini değerlendirmelerini kolaylaştırır. Hidrojen depolama malzemelerinin geliştirilmesine uygulanabilir.
