بررسی استحکام دهی آلیاژ آلومینیم – مس– لیتیم با عملیات پیرسازی طبیعی و مصنوعی

احمدی, شهرام; شکوه فر, علی; ابوطالبی, محمد رضا; رضایی, آرش

doi:10.22061/tej.2007.1274

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ ﻣﻜﺎﻧﻴﻚ ، داﻧﺸﻜﺪه ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ - داﻧﺸﮕﺎه ﺻﻨﻌﺘﻲ ﺧﻮاﺟﻪ ﻧﺼﻴﺮاﻟﺪﻳﻦ ﻃﻮﺳﻲ،تهران،ایران

² دانشکده مهندسی،دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی،تهران،ایران

³ دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه علم و صنعت ایران،تهران،ایران

⁴ دانشکده مهندسی مکانیک،دانشگاه صنعتی خواجه نصیر طوسی،تهران،ایران

https://doi.org/10.22061/tej.2007.1274

چکیده

آلیاژهای آلومینیم- لیتیم از جمله آلیاژهای فوق سبک و کارپذیر بوده که با توجه به مدول الاستیک بالاتر و وزن مخصوص کمتر، جایگزین برخی از آلیاژهای هوایی (مثل گروههای 2000و7000) شده اند. افزایش خواص مکانیکی این آلیاژها با استفاده از روشهای مختلف حرارتی – مکانیکی (Thermo Mechanical) همواره مدنظر محققان بوده است. ایجاد مناطق GP از طریق انجام فرایندهای پیرسازی دمای پایین تاثیر زیادی بر خواص فیزیکی و مکانیکی آلیاژهای آلومینیم- لیتیم دارد. در این تحقیق در بخش اول آزمایشها، با انجام عملیات پیرسازی طبیعی و پیرسازی مصنوعی در دمای 100 درجه سانتی گراد، چگونگی تشکیل و تاثیر این مناطق بر خواص آلیاژ بررسی شده است. در بخش دوم آزمایشها رسوب فاز T₁ در خلال پیرسازی و تاثیر کارسرد بر زمان بهینه فرایند پیرسازی در دماهای °C150 و °C190 برای یک نمونه ورق آلیاژ آلومینیم - مس– لیتیم بررسی گردیده است. نتایج نشان میدهد که تشکیل نواحی GP در ساختار سبب افزایش سختی، استحکام و مقاومت ویژه آلیاژ شده و با انجام فرایند پیرسازی در دمای بالاتر و تشکیل رسوبهای پایدار، روند افزایش سختی و استحکام ادامه یافته ضمن اینکه مقاومت ویژه آلیاژ کاهش می یابد. مشخص گردید که تغییر سطح انرژی در محدوده Cº250 تا Cº300 مربوط به رسوب فاز T₁ و تغییر سطح انرژی در محدوده دمای Cº450 تا Cº530 در اثر انحلال آن در ساختار آلیاژ می باشد. انرژی اکتیواسیونهای تشکیل و انحلال فاز T₁ در این تحقیق به ترتیب (kj/mol)1_/122 و(/mol(kj3_/130 محاسبه گردید که این مقادیر برابر با انرژی اکتیواسیون نفوذ عناصر سازنده این فاز (مس و لیتیم) در ساختار شبکه آلومینیم می باشد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.20080441.1386.1.4.1.4

موضوعات

آموزش فنی حرفه ای

عنوان مقاله [English]

Investigation of Aluminum-Copper-Lithium Alloy Strengthening with Natural and Artificial Aging

نویسندگان [English]

S. Ahmadi ¹
A. Shokouh Far ²
M.R. Abutalebi ³
A. Rezaee ⁴

¹ Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Khajeh Nasir al-Din Tusi University of Technology,Tehran,Iran

² Faculty of Engineering, Khajeh Nasir al-Din Tusi University of Technology,Tehran,Iran

³ Faculty of Materials Engineering, Iran University of Science and Technology,

⁴ , Faculty of Mechanical Engineering, Khajeh Nasir Toosi University of Technology,Tehran,Iran

چکیده [English]

Aluminum-lithium alloys are among the ultra-lightweight and workable alloys that have replaced some air alloys (such as 2000 and 7000 groups) due to their higher elastic modulus and lower specific gravity. Increasing the mechanical properties of these alloys using various thermal-mechanical methods (Thermo Mechanical) has always been considered by researchers. Creating GP regions through low temperature aging processes has a great impact on the physical and mechanical properties of aluminum-lithium alloys. In this research, in the first part of the experiments, by performing natural aging and artificial aging at a temperature of 100 اد C, the formation and impact of these areas on the properties of the alloy were investigated. In the second part of the experiments, the precipitation of phase T1 during the aging process and the effective effect on the optimal time of the aging process at temperatures C150 and C190 for a sample of aluminum-copper-copper-lithium alloy sheet have been investigated. The results show that the formation of GP areas in the structure increases the hardness, strength and special strength of the alloy and by performing the aging process at higher temperatures and forming stable sediments, the process of increasing the hardness and strength continues while the special strength of the alloy decreases. It was found that the change in energy level in the range C250 to C300 is related to the deposition of phase T1 and the change in energy level in the temperature range C450 to C305 due to its dissolution in the alloy structure. The energy of the formation and dissolution activations of phase T1 in this study was calculated to be (kj / mol) 1/122 and (/ mol (kj3 / 130), respectively, which is equal to the activation energy of the penetration of the constituent elements of this phase (copper and lithium) in the network structure. It is aluminum.

کلیدواژه‌ها [English]

Aluminum-Lithium Alloy
GP Areas
Calimetry Laboratory (DSC)
Activation Energy

مراجع

[1] T. H. Sanders, E. A. Starke,"Overview of the Physical Metallurgy in the Al-Li-X System", Second International Aluminum- Lithium Conference, The Metallurgy Society of AIME, 1983, p.p 1-15. [2] M. W. Danyo, C. S. Young and H. J. Cornille, "Advanced in Lightweight Materials for Automotive Applications", SAE Int. 2003, p.p 71. [3] M. J. Starink, A. J. Hobson and P. J. Gregston, "Modeling of Strengthening of Al-Li-Cu-Mg Alloys", Materials Science Forum, Vols. 331337,2000, p.p 1321-1380. [4] I. J. Polmear, "Aluminum Alloys- A Century of Age Hardening", Materials Forum, Vol.28,2004, p.p 1-14.

[5] A. Dupasquier, A. Somoza, R. N. Lumley and I. J. Polmear, "Studies of Secondary Ageing in Aluminium Alloys", Materials Forum, Vol.28, 2004, p.p 1135-1140. [6] Y. Nagai, K. Hono, S. Yanagita, T. Honma and Hasegawa, "Coincidence Doppler Broadening and 3DAP Study of the Pre-precipitate Stage of Al (-Li)-Cu-Mg (-Ag) Alloys", Materials Forum, Vol.28,2004, p.p 287-292. [7] A. E. Smith and S. Homolya, "A First Principles Study of Substitutional Copper in Aluminum", Materials Forum, Vol.28,2004, p.p 139-144. [8] G. Riontino, S. Abis and Mengucci, "DSC Investigation of Natural Aging in High- Copper AlCuMg Alloys", Materials Science Forum, Vols. 331-337,2000, p.p 1025-1030. [9] J. A. Charles and G. C. Smith, "Advanced in Physical Metallurgy", The Institute of Metals, Carlton House Terrace, London,1990, p.p 568. [10] J. W. Christian, "Theory of Transformation in Metals and Alloys", Pergamon Press, Oxford OX5IGB.UK,2002, p.p 390. [11] F. Wei, Z. K. Zhao, P. Y. Liu and T. T. Zhou, "Research and Development of Al-Zn-Mg-Cu-Li Alloys", Materials Forum, Vol.28,2004,p.p 75-84. [12] J. Davis, "Heat Treating", ASM Specialty Handbook, Vol.4, ASM Int. ,1994, p.p 841. [13] I. J. Polmear, "Light Alloys Metallurgy of the Light Metals", Edward Arnold, London,1981, p.p 11. [14] N. I. Kolobnev, L. B. Khokhlatova and I. N. Fridlyander, "Aging of Al-Li Alloys Having Composite Particles of Hardening Phases", Materials Forum, Vol.28,2004, p.p 208-212. [15] K. Satya. A. A. Gokhale, A. K. Mukhopadhyay, D. Banerjee and D. B. Goel, "Sequence of Precipitation of T2 and δ Phases During Aging of Al-Li Alloy 8090C", Materials Science Forum, Vols. 331-337,2000, p.p 10431048. [16] J. Yan and M. J. Starink, "A Calorimetric Study of Precipitation Kinetics of the 2024 Al-Cu Mg Alloy", Materials Research Group, University of Southampton, SO17 IBJ,2004, p.p 31-33. [17] P. S. Chen and B. N. Bhat, "TimeTemperature-Precipitation Behavior in Al-Li Alloys 2195", NASA/TM-200-211548, Alabama 35812,2002. [18] F. W. Gayle and B. Vandersande, "Phase Transformations in the Al-Li-Zr System", Acta Materialia, Vol.37,No.4 ,1989, p.p 1033-1046.

[22] L. Davin, A. Cerezo, N. Gao and M. J. Statink, "Characterization of the Precipitation in Al-LiCu-Mg-(Mn,Zr) Alloys", Surface and Interface Analysis, Vol.36, 2004, p.p 589-593. [23] V. G. Davydov, J. N. Fridlyander, M. V. Samarina, A. I. Orozov and L. B. Ber, "The Heat Treatment of Al-Cu-Li Alloys Ensured the Stability of Structure and Properties at Long Low Temperature Exposure", Materials Science Forum, Vols. 331-337, 2000, p.p 1049-1054. [24] M. J. Starink, "The Analysis of Al Based Alloys by Calorimetry: Quantitative Analysis of Reactions and Reaction Kinetics", International Materials Reviews, Vol.49, 2004, p.p 191-226. [25] "Advanced Strength of Materials-MEE 455", Schedule of Technical Electives and Graduate Level Courses, The University of MAINE, Orono, 2006. [26] B. Forbord, H. Hallem and K. Marthinsen, "The Influence of Precipitation Annealing Procedure on the Recrystallization Resistance of Al-Mn-Zr Alloys with and Without Sc", Materials Forum, Vol.28, 2004, p.p 1263-1269.

[19] R. G. O'Donnell, R. N. Lumley and I. J. Polmear, "Observations of Deformation in Secondary Aged Aluminum Alloys", Materials Forum, Vol.28,1989, p.p 975-980. [20] R. Yoshimura, T. J. Konno, E. Abe and K. Hiraga, "Transmission Electron Microscopy Study of Precipitates in Aged Al-Li-Cu Alloys: The θ ′and 1 T Phases", Acta Materialia, Vol.51, 2003, p.p 4251-4266. [21] P. S. Chen and B. N. Bhat, "TimeTemperature-Precipitation Behavior in Al-Li Alloys 2195", NASA/TM-200-211548, Alabama 35812,2002.

نامه به سردبیر

سر دبیر نشریه فناوری آموزش، با تواضع انتشار نامه های واصله از نویسندگان و خوانندگان و بحث در سامانه نشریه را ظرف 3 ماه از تاریخ انتشار آنلاین مقاله در سامانه و یا قبل از انتشار چاپی نشریه، به منظور اصلاح و نظردهی امکان پذیر نموده است.، البته این شامل نقد در مورد تحقیقات اصلی مقاله نمی باشد.

توچه به موارد ذیل پیش از ارسال نامه به سردبیر لازم است در نظر گرفته شود:

[1]نامه هایی که شامل گزارش از آمار، واقعیت ها، تحقیقات یا نظریه ها هستند، لازم است همراه با منابع معتبر و مناسب باشند، اگرچه ارسال بیش از زمان 3 نامه توصیه نمی گردد

[2] نامه هایی که بجای انتقاد سازنده به ایده های تحقیق، مشتمل بر حملات شخصی به نویسنده باشند، توجه و چاپ نمی شود

[3] نامه ها نباید بیش از 300 کلمه باشد

[4] نویسندگان نامه لازم است در ابتدای نامه تمایل یا عدم تمایل خود را نسبت به چاپ نظریه ارسالی نسبت به یک مقاله خاص اعلام نمایند

[5] به نامه های ناشناس ترتیب اثر داده نمی شود

[6] شهر، کشور و محل سکونت نویسندگان نامه باید در نامه مشخص باشد.

[7] به منظور شفافیت بیشتر و محدودیت حجم نامه، ویرایش بر روی آن انجام می پذیرد.