عملیات برودتی جدید برای کاهش تنش ­های پسماند در آلیاژهای آلومینیوم ۲۰۲۴

A novel cryogenic treatment for reduction of residual stresses in 2024 aluminum alloy

چکیده

تنش­ پسماند ناشی از کوئنچ آلیاژهای آلومینیوم ۲۰۲۴ منجر به اعوجاج شده و تاثیر منفی بر روی خواص آن می گذارد. هدف از انجام این تحقیق کاهش تنش پسماند و بهبود خواص مکانیکی با استفاده از یک روش جدید برودتی است. نمونه کوئنچ شده در آب با غوطه وری در نیتروژن مایع (در دمای ˚C 196-) سرمایش یافته و سپس با قرارگیری در روغن داغ (با دمای ˚C 180) تحت گرمایش قرار گرفتند؛ در نهایت نمونه ها پیرسازی مصنوعی شدند. میزان تنش پسماند توسط روش سوراخکاری با کرنش سنج اندازه گیری شد.

خواص مکانیکی و ریزساختار نمونه های آلیاژهای آلومینیوم ۲۰۲۴ عملیات حرارتی شده توسط آزمون سختی، آزمون کشش و میکروسکوپ الکترونی عبوری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاکی از این است که این عملیات تنش های پسماند را به میزان ۷۱% کاهش می ­دهد؛ در روش قدیمی­تر که در آن از آب جوش به عنوان محیط گرمایش مجدد استفاده می شود میزان آزادسازی تنش حدود ۲۹% است. همچنین در مقایسه با آلیاژ عملیات حرارتی شده T6، استحکام کششی نهایی به میزان قابل توجهی (MPa 75) افزایش می یابد. نتایج مطالعات TEM حاکی از وجود رسوبات ظریف S´ با توزیع یکنواخت در ریزساختار در اثر تغییر شکل حین گرمایش مجدد در روغن داغ است.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Residual stresses induced during quenching of aluminum alloys cause distortion and have a negative effect on their properties. The purpose of this study is to reduce the residual stresses and improve mechanical properties by using a novel cryogenic treatment. Water quenched samples were cooled down by immersion in liquid nitrogen at -196 C, following by rapid heating in hot oil at 180 C and finally they were artificially aged. Residual stress was measured by the hole drilling strain gauge method.

The mechanical properties and microstructure of a heat treated samples were investigated by means of hardness measurements, tensile tests and transmission electron microscopy. The results showed that this treatment can relieve up to 71% of the residual stresses compared to 29% related to the traditional cryogenic treatment that used boiling water as the reheating medium. In addition, there is a considerable increase of about 75 MPa in the ultimate tensile strength in comparison to the T6 heat-treated alloy. TEM observations revealed that the S precipitates were fine and uniformly distributed in the microstructure due to deformation during reheating in hot oil.