متين يعقوبي

Effect of Infrared Heating on the Microstructure an‎d Recrystallization of 7075 Alloy

در اين پژوهش، اثر عمليات حرارتي با استفاده از گرمايش مادون قرمز بر ريزساختار و فرآيند تبلور مجدد آلياژ آلومينيوم 7075 مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا نمونه‌هايي به شكل ميله استوانه‌اي از آلياژ تهيه شده و تركيب شيميايي آن‌ها با آناليز كوانتومتري تأييد شد. به‌منظور افزايش چگالي نابجايي‌ها و فراهم‌سازي زمينه مناسب براي آغاز تبلور مجدد، به‌جاي نورد سرد، فرآيند فشار مكانيكي اعمال گرديد. سپس نمونه‌ها به‌صورت دقيق برش‌كاري و آماده‌سازي شدند و تحت عمليات حرارتي محلول‌سازي در كوره مادون قرمز با دماي ثابت 410 درجه سانتي‌گراد و در بازه‌هاي زماني مختلف (2 دقيقه، 15 دقيقه، 30 دقيقه، 1 ساعت و 4 ساعت) قرار گرفتند. بلافاصله پس از خروج از كوره، كوئنچ در آب انجام شد تا ساختار حاصل از محلول‌سازي حفظ گردد. براي جلوگيري از پيرسازي طبيعي، تمامي نمونه‌ها در شرايط دمايي زير صفر نگهداري شدند و پس از گذشت 48 ساعت، نيمي از آن‌ها تحت عمليات پيرسازي مصنوعي با دماي 150 درجه سانتي‌گراد به مدت 16 ساعت قرار گرفتند. در ادامه، از ميان كل نمونه‌ها، پنج نمونه كليدي با شرايط مختلف حرارتي جهت بررسي‌هاي تكميلي انتخاب شدند. روي اين نمونه‌ها آزمون سختي‌سنجي برينل انجام گرفت و سپس عمليات آماده‌سازي سطحي شامل سنباده‌زني، پوليش و اچ جهت مشاهدات متالوگرافي اجرا شد. با استفاده از ميكروسكوپ نوري، تصاوير ريزساختاري از نمونه‌ها تهيه گرديد و نرم‌افزار ImageJ براي تحليل كمي تصاوير مورد استفاده قرار گرفت. نتايج نشان داد كه نمونه‌هاي محلول‌سازي‌شده به مدت 30 دقيقه و سپس پيرسازي‌شده، بالاترين سختي را با مقدار 158 برينل ارائه دادند كه بيانگر شرايط نزديك به اوج سختي (Peak Aging) است. در مقابل، افزايش زمان محلول‌سازي به 4 ساعت موجب رشد محسوس دانه‌ها از حدود 40 ميكرون به بيش از 75 ميكرون گرديد كه نشانه‌اي از ادامه فرآيند رشد و تبلور مجدد بود. تحليل رسوبات نيز نشان داد كه نمونه 30 دقيقه پيرسازي‌شده داراي بيشترين تراكم رسوبات (2269 ذره با كسر سطحي 5%/6) است، در حالي كه در نمونه 4 ساعت پيرسازي‌شده تعداد رسوبات كاهش يافته و اندازه متوسط آن‌ها افزايش يافته است (440 ذره با كسر سطحي64%/3) كه بيانگر ورود به مرحله فراپيرسازي (Over-aging) مي‌باشد. به‌طور كلي، يافته‌ها نشان مي‌دهد كه گرمايش مادون قرمز با فراهم‌آوردن سرعت بالاي حرارت‌دهي و جلوگيري از رشد بيش از حد دانه‌ها، نقش مؤثري در بهبود ريزساختار و دستيابي به استحكام بهينه در آلياژ 7075 دارد. تركيب زمان كوتاه محلول‌سازي (30 دقيقه) با پيرسازي مصنوعي، بهترين شرايط از نظر هم‌زماني ريزدانه‌سازي و تراكم بالاي رسوبات ايجاد كرد.

آلياژ آلومينيوم 7075، تبلورمجدد، پيرسازي، تحليل ريزساختار