بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق حاضر تاثیر اکسید آلومینیوم و رشد بیش از حد دانه بر ایجاد عیب حفره سوزنی در فویل آلومینیوم 8011 مورد بررسی قرار گرفت.فویل های آلومینیوم به دلیل خواص منحصر بفردشان کاربردهای وسیعی در صنایع مختلفی
نظیر صنایع بسته بندی مواد غذایی، صنایع دارویی، به دلیل حفاظت عالی آن ها در برابر تاثیرات محیطی، پیدا نموده اند.
با توجه به کم بودن ضخامت فویل آلومینیوم، برخی از عوامل بر کیفیت آن تاثیر گذاشته و منجر به بروز عیوبی مانند عیب حفره سوزنی می شوند. بروز عیوبی نظیر حفره سوزنی در کاربردهای حساسی مانند صنایع غذایی و دارویی مورد
قبول نبوده و کاربرد فویل را محدود می کند. در این تحقیق نمونه های گوناگونی از ورق و فویل آلومینیوم 8011 از ضخامت 7/5mm تا 11μm که توسط فرآیند ریخته گری دو غلتکی تولید شده، جمع آوری شد. برای مطالعه ریز ساختار ورق و فویل آلومینیوم، ازفمتالوگرافی نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری و همچنین جهت بررسی عوامل پیدایش حفره سوزنی از آنالیز EDS استفاده شد.
واژههای کلیدی:فویل آلومینیوم، حفره سوزنی، آلیاژ 8011، فرآیند ریخته گری دوغلتکی، تبلور مجدد کامل
فز
ف
ف
عهده دار مکاتبات مهران پاک زمانی Engineer_zamany@yahoo.com
-1 مقدمه
فویل آلومینیوم ورقیاست نورد شده از آلیاژهای سری 1XXX،3XXXو8XXXکه بیش از 98 درصد آلومینیوم داشته
و ضخامت آن زیر 200 μm میباشد. فویل آلومینیوم 8011 به دلیل داشتن خواص مکانیکی مطلوب و قابلیت کشش
عمیق و همچنین خصوصیاتی چون سمی نبودن، مقاومت در برابر اثرات محیطی و عدم نفوذپذیری نسبت به اکسیژن و
رطوبت، کاربرد فراوانی در صنایع بستهبندی مواد غذایی و داروییو بهداشتی دارد .[4-1]
از شایعترین عیوبی که در فویل آلومینیوم در ضخامتهای زیر 20μm به وجود میآید عیب حفره سوزنی میباشد. این عیب به سوراخهای بسیار ریزی گفته میشود که در سطح فویل آلومینیوم به وجود آمده و به دلیل اینکه به عنوان محلی
برای ورود هوا و نور و رطوبت عمل میکند، باعث عدم استفاده فویل در صنایع بستهبندی مواد غذایی و دارویی و بهداشتی می گردد .[4] از منابع بروز عیب حفره سوزنی می توان به عواملی مانند حضور اکسید آلومینیوم و رشد بیش از حد دانه(تبلور مجدد کامل) اشاره نمود.
تبلور مجدد به صورت فرایند هسته بندی و رشد، که از آن طریق دانه های تغییر فرم یافته تحت تنش جای خود را به
یک سیستم جدید متشکل از دانه های هم محور بدون تنش می دهد انجام می گیرد. پس از اینکه فلز تبلور مجدد یافت، ادامه حرارت باعث رشد اندازه دانه ها می گردد. در هر حال در اثر رشد دانه، استحکام فلز کاهش خواهد یافت.
سرعت حرارت دادن در خلال عملیات حرارتی تاثیر مهمی بر روی اندازه دانه آلومینیوم تبلور مجدد یافته دارد. عموما" هرچه سرعت حرارت دادن بیشتر باشد دانه های ریز تری در اثر تبلور مجدد حاصل می گردد.[5] سرعت حرارت دادن بسیار آهسته این امکان را به فلز می دهد که قبل از اینکه تبلور مجدد صورت گیرد عمل تنش گیری انجام شود. بنابراین فلز ممکن است به حد کافی انرژی تنشی داخلی برای تشکیل ساختمان دانه ریز نداشته باشد. به هر حال حرارت دادن آهسته باعث به وجود آمدن دانه های تبلور مجدد یافته درشت خواهد شد.[5]
از منابع دیگر بروز عیب حفره سوزنی می توان به تشکیل اکسید آلومینیوم در مذاب و یا بر روی سطح ورق یا فویل آلومینیومدرحین عملیات حرارتی و یا در اثر تماس با رطوبت هوای محیط اشاره نمود. وقتی که سطح آلومینیوم در معرض هوا قرار گیرد به سرعت یک لایه نازک فشرده اکسیدی بر روی آن تشکیل می شود.[5] آلومینیوم و اکسیژن می توانند یک رشته ترکیبات مانند AlO، Al2Oو Al2O3 (α,β,γ,δ,η)که از نظر شکل ساختمانی و کریستالی متفاوتند،
تولید نمایند که مهمترین این ترکیبات αAl2O3است که تحت نام کوراندم بعد از الماس سخت ترین ماده است.[6]
تا کنون فعالیتهایی در جهت بهبود کیفیت فویل آلومینیوم از سری آلیاژهای 1XXXنظیر آلیاژ 1200 به انجام رسیده
است .[1] با توجه به نتایج بدست آمده توسط این محققین، منشأ عیب حفره سوزنی در این آلیاژ به دو دسته عوامل
داخلی مانند تشکیل اسپینلهای منیزیمی و هیدروژن و عوامل خارجی مانند پارامترهای مربوط به نورد نسبت داده شده
است. لیکن اطلاعات منتشر شده در مورد عیب حفره سوزنی در سایر آلیاژهای آلومینیوم در دسترس نیست. لذا در این
تحقیق عواملی همچون رشد دانه و همچنین حضور اکسید آلومینیوم و ارتباط آنها با بروز این عیب در آلیاژ 8011 مورد بررسی قرار گرفته است.
فک
ف
ف
-3 مواد و روش ها
در این تحقیق یک کلاف آلومینیوم 8011 با ضخامت اولیه 7/5 و عرض 1370 mm با ترکیب شیمیایی نشان داده شده
در جدول 1 انتخاب شد. ف
ف
جدول 1 ترکیب شیمیایی آلیاژ 8011 مورد استفاده در این تحقیق بر حسب درصد وزنی
Al× Cr Mg Ti Cu Si Fe Alloy
elements×
Rem.× 0.001 0.003 0.013 0.007 0.625 0.72 AA8011
ف
فرایند تولید فویل با ریخته گری دو غلتکی آغاز می شود که در آن مذاب از طریق یک ناودانی از کوره نگهدارنده به یک قالب سرامیکی که در بین دو غلتک آب گرد قرار دارد وارد شده و با سرعت یکنواخت از بین غلتک ها عبور کرده و پس از انجماد، ورق تولید شده و توسط دستگاه کلاف پیچ به صورت کلاف پیچیده می شود. دومین مرحله، فرآیند نورد سرد می باشد که طی شش مرحله نورد، ضخامت ورق از 7/5 mm به 450μm می رسد. البته جهت کاهش آثار
کارسختی در طی فرایند نورد سرد، عملیات حرارتی آنیل بعد از مراحل دوم و چهارم در دمای 480 درجه سانتیگراد به
مدت 12 ساعت بر روی کلاف انجام می شود. نورد فویل مرحله پایانی فرآیند تولید می باشد، که طی پنج مرحله نورد،
ضخامت ورق از 450 به 7μm می رسد.
نمونه برداری از کلیه مراحل تولید و در سه ناحیه کناری 1/4) عرض از هر طرف) و مرکزی عرض کلاف انجام شد. نمونهها مطابق روش معمول برای متالوگرافی ابتدا از شماره 100 تا 1200 مش سنباده زنی شده و سپس الکتروپولیش شدند. جهت بررسی ریزساختار و نحوه توزیع رسوبات در نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی((SEMز استفاده شد. همچنین برای بررسی و شناسایی تجمع رسوبات از میکروسکوپ الکترونی عبوری ک((TEM استفاده شد. بدین منظور، ابتدا نمونه تا ضخامت حدود 60 تا 100 میکرومتر سنباده زنی شده و پس از پانچ، دیسک توسط محلول اسیدی
استاندارد جت پولیش شد.
بعلاوه، نمونههایی با ابعاد 1 1 cm از مناطق دارای عیب حفره سوزنی در فویل های با ضخامت پایانی 11 و30 μm
بریده شده و مستقیماً بوسیله SEM و TEM و آنالیز EDS)(3 مورد بررسی قرار گرفت.
×
