منصة الرسائل والاطاريح: تحسين الاستقرارية الحرارية لسائل الالمنيوم المستخدمة في صناعات الفضاء

الخلاصة

احتل الالمنيوم وسبائكه مكانة واسعة في مجال صناعات الفضاء ويعود ذلك بالاساس الى خواصه الميكانيكية والفيزياوية الجيدة ، وامتلاكه قيمة عالية من (المقاومة / الوزن) هذه الكمية تعتبر مقياساً لاختيار المواد المناسبة لصناعات الفضاء . تعد سبيكة الديورالومين (Duralumin) (Al – 4% Cu) إحدى السبائك المهمة التي تقود الى سلسلة (2xxx) حيث النحاس عنصر السبك الاساسي فيها . وتمتاز هذه السبيكة بمقاومة عالية (High Strength) الاّ ان استقراريتها الحرارية (Thermal Stability) محدودة مما تضع محدداً لسرعة الطائرات التي تصنع ابدانها (Air Frame) من هذه السبائك . وبذا فقد جرت هذه الدراسة كمساهمة لتحسين الاستقرارية الحرارية لها . وذلك باستخدام سبائك ذات اساس (المنيوم ـ نحاس ـ مغنسيوم) بمحتوى نحاس اقل من سبيكة الديور الومين (لتقليل الوزن) مع اضافة كميات قليلة من عنصر السترونتيوم (Sr) والفضة (Ag) ، وقد تم تحضير النماذج سباكةً بقوالب معدنية (Die Casting) . اعتمدت الدراسة الحالية عدة تقنيات لتحسين اداء السبيكة الاساس (Al – Cu – Mg ) شملت عمليات الاصلاد بالترسيب (Precipitation Hardening) والمعاملات الحرارية ـ الميكانيكية (Thermo – Mechanical Treatments) والمعاملات الحرارية ـ الميكانيكية المزدوجة (Duplex Thermo – Mechanical Treatments) . أُجريت عدة اختبارات لتقييم اداء السبائك المستخدمة في هذا البحث وقد شملت اختبارات الصلادة للمعاملة المحلولية والاخماد (Solution Treatment and Quenching) ، ومعاملة التعتيق الطبيعي (Natural Aging) . واختبارات الاستقرارية الحرارية ، اذ تم استخدام قيم الصلادة كمؤشر على الاستقرارية لحالات مختلفة من التعتيق الاصطناعي (Artificial Aging) والتعتيق المزدوج (Duplex Aging) والمعاملات الحرارية ـ الميكانيكية والمعاملات الحرارية ـ الميكانيكية المزدوجة . وجرى اختبار الاكسدة والصدمة الحرارية (Oxidation and Thermal Shock) ، ثم اختبار الكثافة (Density) ودراسة بسيطة بالمجهر الضوئي (Optical Microscope) لبنية السبائك . وقد اظهرت النتائج تفوقاً كبيراً للسبيكة C (Al – Cu – Mg – Sr – Ag ) بالاستقرارية الحرارية مقارنةً مع السبيكة الاساس A (Al – Cu – Mg ) والسبيكة B (Al – Cu – Mg – Sr ) وخصوصاً بعد اجراء المعاملة الحرارية ـ الميكانيكية المزدوجة المتضمنة تعتيق اولي لمدة نصف ساعة عند (150 0C) وتشكيل بارد بنسبة (6 %) مع تعتيق نهائي بدرجة حرارة (170 0C) لأزمان مختلفة ، أما نسبة التحسن بقمة الصلادة (Peak Hardness) للسبيكة ( C) فبلغت (195 %) مقارنة مع صلادتها بعد المعاملة المحلولية والاخماد (As Quenched) . بينما كانت مقاومتها عالية للتأكسد والصدمة الحرارية بدرجة (450 0C) .