بررسی مشخصات فیلم اکسیدی در مذاب آلومینیم-روی به روش اکسید/فلز/اکسید

نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، ‏دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه علم وصنعت ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران.‏

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران.‏

10.22034/frj.2019.167578.1070

چکیده

روش ساندویچ اکسید/فلز/اکسید یکی از روش های بررسی اکسیداسیون دینامیک مذاب به شمار می رود. برای ‏تهیة نمونه‌های ساندویچ اکسید/فلز/اکسید حباب‌های هوا با فشار 8/0 اتمسفر به درون مذاب دمیده شدند و ‏محل برخورد آنها مورد بررسی قرار گرفت. مشخصات فیلمهای اکسیدی، شامل مورفولوژی و ضخامت، تحت ‏تاثیر مقادیر مختلف عنصر روی (سه، پنج و هفت درصد وزنی) با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی‏(‏SEM‏) و طیف‌سنجی انرژی اشعة ایکس (‏EDS‏) بررسی شد. مورفولوژی فیلم‌های اکسیدی تشکیل شده ‏در آلیاژها تفاوت چندانی نداشت اما با افزودن عنصر روی، ترکهای بیشتر و مناطق تمرکز روی فیلم اکسیدی ‏یافت شدند. محدودة ضخامت فیلم اکسیدی برای آلیاژهای آلومینیم -روی از 95 نانومتر تا 1070 نانومتر ‏تخمین زده شد. با افزودن عنصر روی به مذاب آلومینیم تا مقدار سه درصد، ضخامت فیلم اکسیدی افزایش ‏یافته و با افزودن بیش از سه درصد، ضخامت فیلم  نسبت به مقدار سه درصد وزنی کاهش یافت. کاهش ‏ضخامت فیلم‌های اکسیدی در مقادیر بیش از سه درصد وزنی عنصر روی، احتمالا نشان‌دهندة افزایش ‏مقاومت به اکسیداسیون در آلیاژهای آلومینیم-روی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Bonner S.J., Taylor J.A., Yao J.Y., Rhamdhani M.A., Oxidation of commercial purity aluminum melts: an experimental study, Journal of the Minerals Metals & Materials Society, 2016, 210869, 993–997.

[2]  Park J.M., Behaviours of Bifilms in A356 Alloy during Solidification: Developing Observation Techniques with 3D Micro X-ray Tomography, University of Birmingham, 2009.

[3]  Coker E.N., The oxidation of aluminum at high temperature studied by thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry, Sandia Report, United States of America, 2013, 7–8.

[4]  Drouzy M., Mascré C., The oxidation of liquid non-ferrous metals in air or oxygen, International Materials Reviews, 1969, 14(1) 25–46.

[5]  Yuen P., Effects of Strontium on the oxidation of molten aluminum alloys containing silicon and magnesium, PhD Thesis, Departmant of Mining and Metallurgy, McGil1University, Montreal, 2001.

[6]  Bonner S.J., A Microstructural and kinetic study of molten aluminium oxidation in relation to dross formation, PhD. Thesis, The University of Queensland, 2015.

[7]  Azarmehr S.A., Divandari M., Arabi H., Investigation on thickness of short time oxide films in Al–1Mg and Al–2Mg alloys, Journal of Materials Science & Technology, 2012, 28(11) 1295–1300.

[8]  Campbell J., Complete Casting Handbook Metal Casting Processes, Metallurgy, Techniques and Design, Second. Birmingham: Elsevier Ltd., 2015.

[9]  Gopalan R., Prabhu N. K., Oxide bifilms in aluminium alloy castings – A review, Journal of Materials Science & Technology, 2011, 27(12) 1757–1769.

[10]   Divandari M., Campbell J., Mechanisms of bubble trail formation in castings, Transactions of the American Foundry Society (AFS), 2001, 109, 433–442.

[11]   Bagherpour H., Raiszadeh R., Doostmohammadi H., Role of mechanical stirring of Al-Mg melt in the healing of bifilm defect, Metallurgical and Materials Transactions B, 2017.

[12]   Aluminium Automotive Manual, Manufacturing– Casting Methods, European Aluminium Association, 2002.

[13]   Dispinar D., Campbell J., Porosity, hydrogen and bifilm content in Al alloy castings, Materials Science and Engineering: A, 2011, 528(10–11) 3860–3865.

[14]   Griffiths W.D., Raiszadeh R., Hydrogen, porosity and oxide film defects in liquid Al, Journal of Materials Science, 2009, 44(13) 3402–3407.

[15]   Divandari M., Campbell J., Oxide film characteristics of Al–7Si–Mg alloy in dynamic conditions in casting, International Journal of Cast Metals Research, 2004, 17(3) 182–187.

[16]   Divandari M., Mehrabian M., A copparative study on cheractristics of dynamiv oxide film of molten Zn-Al alloys, Iranian Journal of Materials Science and Engineering, 2017, 14, 34–47.

[17]   Akagwu I., Brooks R., Fan Z., Ralph B., Quested P., Liquid state oxidation of aluminium, in 2nd Materials Research Conference for Young Researchers, 2003.

[18]         طاهری‌باغ ن.، بررسی اکسیداسیون در سیستم آلومینیم-روی به روش ساندویچ اکسید/فلز/اکسید، رسالة کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، 1397.

[19]   Liu J., Wang Q., Qi Y., Atomistic simulation of the formation and fracture of oxide bifilms in cast aluminum, Acta Materialia, 2018.

[20]   Syvertsen M., Oxide Skin strength on molten AA5XXX aluminum alloy—effect of beryllium and alternatives, Miner. Met. Mater, Light Metals, 2017, 1451–1455.