26577

بررسي تأثير پارامترهاي آندايزينگ سخت بر ريزساختار و خواص سايشي آلياژ آلومينيوم 2024

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1398

25/2/1401

جناب آقاي دكتر ثقفيان

مهندسي مواد و متالورژي

در اين پژوهش، تشكيل لايه‌ي اكسيد آندي و تأثير پارامترهاي فرايند آندايزينگ سخت بر ريزساختار و مقاومت در برابر سايش آلياژ آلومينيوم 3T-2024 مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. در پژوهش حاضر، آندايزينگ سخت روي نمونه‌هايي از آلياژ آلومينيوم 3T-2024 در محلول اسيد سولفوريك با غلظت g/l 190 در دماي ℃ 2- تحت چگالي جريان‌هاي A/dm2 2، 3 و 4 در مدت زمان‌هاي min 30، 60، 90 و 120 انجام شد. نتايج بدست آمده از سختي‌سنجي و ضخامت‌سنجي از سطح مقطع لايه‌ي اكسيد آندي نشان داد كه ضخامت و ميكروسختي لايه‌ي اكسيد آندي با زمان فرايند ارتباط مستقيم دارد و با افزايش زمان تا min 60، ضخامت و ميكروسختي لايه‌ي اكسيد آندي افزايش مي‌يابند اما در زمان‌هاي بيشتر، ميكروسختي و سرعت رشد لايه اكسيد آندي‌، كاهش مي‌يابند. با افزايش چگالي جريان، ضخامت لايه‌ي اكسيد آندي تشكيل‌شده و هم‌چنين ميكروسختي نمونه¬ها افزايش مي‌يابند ولي اين افزايش ميكروسختي و ضخامت تا چگالي جريان A/dm2 3 اتفاق مي¬افتد و در چگالي جريان‌ بالاتر، كاهش مي‌يابند. انجام آندايزينگ سخت در دماي پايين حدود C˚ 2- تحت چگالي حريان A/dm2 3 و زمان min 60 سبب افزايش ضخامت و ميكروسختي لايه‌ي اكسيد آندي مي‌شود و از نظر ريزساختار منجر به تشكيل لايه‌ي اكسيد آندي با منافذ كوچك و تراكم منافذ بالا، مي‌شود. بررسي‌هاي انجام ‌شده با در نظر گرفتن ميزان ضخامت، سختي و نرخ سايش در آزمايش سايش نمونه¬ها، نشان داد كه شرايط مناسب براي ايجاد لايه اكسيد آندي با حداكثر سختي، ضخامت و كمترين نرخ سايش در آزمايش سايش در چگالي جريان A/dm2 3 و زمان min 60 و دماي ℃ 2- است. لايه‌ي اكسيد آندي تشكيل شده در اين شرايط داراي ضخامت µm 69 و سختي HV 485 و نرخ سايش در آزمايش سايش در نيروي 15 نيوتن براي نمونه‌ي پوشش داده شده با شرايط بالا، mg/m 10-3× 27/1 و نمونه‌‌ي پوشش نشده mg/m 10-3×4/14 به دست آمد كه اين امر نشان از بهبود قابل توجه‌ سختي حدود 177% و مقاومت در برابر سايش نمونه‌هاي آندايزينگ سخت شده، است و مكانيزم سايش در اين نيرو با توجه به آناليز SEM و EDS سطح سايش و براده‌ها براي نمونه‌ي آندايز شده‌ با شرايط فوق و آندايز نشده به ترتيب خراشان و چسبان پيش‌بيني شد.

1401/03/17

Investigation of the effect of hard anodizing parameters on the microstructure and wear properties of 2024 aluminum alloy

10/17/2023 12:00:00 AM

In this study, the formation of the anodic oxide layer and the effect of hard anodizing process parameters on the microstructure and wear resistance of 3T-2024 aluminum alloy have been investigated. In the present study, hard anodizing was performed on samples of 2024-T3 aluminum alloy in sulfuric acid solution at a concentration of 190 g/l at 2 °C under current densities of 2, 3, and 4 A/dm2 for 30, 60, 90, and 120 minutes. The results obtained from hardness and thickness measurements from the cross-section of the anodic oxide layer showed that the thickness of the anodic oxide layer and microhardness is directly related to the processing time, which with increasing time up to 60 minutes, the thickness of the anodic oxide layer and microhardness increased. However, at longer times, the microhardness and the growth rate of the anodic oxide layer are reduced. As the current density increases, the thickness of the anodic oxide layer is formed, as well as the microhardness of the samples increases, but this increase in microhardness and thickness occurs up to a current density of 3 A/dm2 and decreases at higher current densities. Hard anodizing at 2 ° C under the flow density of 3 A/dm2 and a time of 60 minutes increases the thickness and microhardness and in terms of microstructure leads to the formation of an anodic oxide layer with small pores and high pore density. Based on results obtained from the wear test by considering the thickness, hardness, and wear rate of the samples, the suitable conditions for creating an anodic oxide layer with a maximum hardness and thickness, and minimum wear rate at a current density of 3 A/dm2, time of 60 minutes, and temperature of -2 ℃ have been achieved. The anodic oxide layer formed under these conditions has a thickness of 69 µm and a hardness of 485 HV and a wear rate in the wear test of 15 N for a sample coated with the above conditions, 1/27×10-3 mg/m, and an uncovered sample of 14/4×10-3 mg/m was obtained, which showed a significant improvement in hardness and wear resistance of hard-anodizing specimens. According to SEM and EDS analysis of the wear surface and debris for the optimized hard anodized and non-anodized specimen, the wear mechanism in this force (15N) was predicted abrasive and adhesives, respectively.

آندايزينگ سخت , آلومينيوم 2024 , چگالي جريان , زمان , ضخامت , ميكروسختي و مقاومت در برابر سايش

Hard anodizing , 2024 aluminum alloy , current density , time , thickness , microhardness , wear resistance

fatemeh teimoori

prof. hassan saghafian