اثر عملیات پایدارسازی H321 بر ریزساختار، سختی و مقاومت به خوردگی مرزدانه‌ای آلیاژ آلومینیم نوردی AA5083

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

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

3 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

4 همکار پژوهشی، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

چکیده

در این پژوهش تاثیر عملیات پایداری‌سازی H321 بر ریزساختار، سختی و مقاومت به خوردگی مرزدانه‌ای آلیاژ آلومینیم AA5083 با ضخامت cm 10 مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌های مختلف به میزان 10%، 20%، 30% و 40% نورد شدند و سپس تحت آنیل تبلورمجدد قرار گرفتند؛ عملیات نورد سرد و آنیل به طور متناوب تا رسیدن به ضخامت mm 5/1 انجام شد. به منظور بررسی عملیات پایدارسازی H321، نمونه­ها پس از اعمال 30% کارسرد از طریق نورد و رسیدن به ضخامت mm 1، در بازه‌ی دمایی °C150 تا °C 300 و به مدت زمان h 1 و h 4 قرار گرفتند. در ادامه نیز عملیات حساس‌سازی در دمای °C 150 به مدت h48، به منظور شبیه‌سازی شرایط کاری و بررسی اثر پایدارسازی بر نمونه‌ها انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که سختی تمامی نمونه‌ها طی پایدارسازی و با افزایش دما کاهش می‌یابد. مقاومت به خوردگی نمونه‌های با میزان نورد 10% تا 30% در دمای °C 220 به حد بهینه می‌رسد، ولی پایدارسازی تاثیری روی نمونه 40% نورد شده ندارد.  نمونه‌ی حاصل از 20% کارسرد و پایدار شده در دمای °C 220 ، با میزان کاهش وزن در اثر خوردگی حدود 6 تا 15mgcm2">  9 و سختی  HV100 در مدت h 4 و HV 110 در مدت h 1 پایدار سازی، بهترین ترکیب از نظر سختی و مقاومت به خوردگی را در میان تمام نمونه‌ها داراست.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of H321 stabilizing treatment on microstructure, hardness, and grain boundary corrosion resistance of 5083 aluminum alloy

نویسندگان [English]

  • Hossein Ahmadi Dermeni 1
  • Saeed Shabestari 2
  • Saber Farmani 3
  • Hossein Momeni 4
1 B. Sc. graduate, School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran.
2 Professor, School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran.
3 M.Sc. graduate, School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran.
4 Research associate, School of Metallurgy and Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran.
چکیده [English]

In this research, the influence of H321 stabilizing heat treatment on microstructure, hardness, and intergranular corrosion resistance of 1cm thick sheet of AA5083 has been investigated. After 10%, 20%, 30%, and 40% cold rolling of samples, they were all annealed for recrystallization. The processes of rolling and annealing have been repeated until 1.5mm thickness samples were obtained. Then, 30% cold work was applied to them to achieve sheets having 1mm thickness. For stabilizing treatment, samples were put in the heat treatment furnace for 1 and 4 hours in a temperature range of 150°C to 300°C. Then, sensitization treatment was applied to the samples at 150°C for 48h to consider the effect of stabilizing. The results show that the hardness of samples decreases by increasing stabilizing temperature. The optimum stabilizing temperature for samples with 10% to 30% rolling is 220°C to attain the highest corrosion resistance, but this treatment does not improve the sample's corrosion resistance with 40% rolling. In conclusion, the sample with 20% rolling, which stabilized at 220°C, exhibits mass loss of 6 to 9 mg/cm2 and hardness of 100HV in 4h and 110HV in 1h of stabilizing time has the optimum combination of hardness and intergranular corrosion resistance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AA 5083 aluminum
  • H321 treatment
  • sensitization
  • Corrosion resistance
1.        Yi G, Sun B, Poplawsky JD, Zhu Y, Free ML. Investigation of pre-existing particles in Al 5083 alloys. J Alloys Compd. 2018;740:461–9.
2.        Polmear I. Light alloys: from traditional alloys to nanocrystals. Elsevier; 2005.
3.        Huskins EL, Cao B, Ramesh KT. Strengthening mechanisms in an Al–Mg alloy. Mater Sci Eng A. 2010;527(6):1292–8.
4.        Gubicza J, Chinh NQ, Horita Z, Langdon TG. Effect of Mg addition on microstructure and mechanical properties of aluminum. Mater Sci Eng A. 2004;387:55–9.
5.        Radović L, Nikačević M. Microstructure and properties of cold rolled and annealed Al-Mg alloys. Sci Tech Rev. 2008;58(2):14.
6.        Lee B-H, Kim S-H, Park J-H, Kim H-W, Lee J-C. Role of Mg in simultaneously improving the strength and ductility of Al–Mg alloys. Mater Sci Eng A. 2016;657:115–22.
7.        Rollett A, Humphreys F, Rohrer G.S., Hatherly M. Recrystallization and Related Annealing Phenomena.Pergamon, 2004.
8.        Sarkar S, Wells MA, Poole WJ. Softening behaviour of cold rolled continuous cast and ingot cast aluminum alloy AA5754. Mater Sci Eng A. 2006;421(1–2):276–85.
9.        Oguocha INA, Adigun OJ, Yannacopoulos S. Effect of sensitization heat treatment on properties of Al–Mg alloy AA5083-H116. J Mater Sci. 2008;43(12):4208–14.
10.      Jones RH, Baer DR, Danielson MJ, Vetrano JS. Role of Mg in the stress corrosion cracking of an Al-Mg alloy. Metall Mater Trans A. 2001;32(7):1699–711.
11.      Moldovan P, Stanica CN, Ciobanu G, Ungureanu I, Iorga GM, Buţu M. Intergranular corrosion of AA 5083-H321 aluminum alloy. UPB Sci Bull Ser B. 2014;76(3):169–80.
12.      Yen C-H, Wu C-T, Chen Y-H, Lee S-L. Effects of annealing temperature on stress corrosion susceptibility of AA5083–H15 alloys. J Mater Res. 2016;31(8):1163–70.
13.      Yan J, Heckman NM, Velasco L, Hodge AM. Improve sensitization and corrosion resistance of an Al-Mg alloy by optimization of grain boundaries. Sci Rep. 2016;6(1):1–10.
14.      Meng CY, Zhang D, Cui H, Zhang JS, Zhuang LZ. Effect of stabilizing treatment on the intergranular corrosion behavior of high strength Al-Mg alloys. In: Materials Science Forum. Trans Tech Publ; 2014. p. 253–8.
15.      Li CHM, Li CHM, Chen DM. Influence of Heat Treatment on Corrosive Property of 5083 Aluminum Alloy. In: Advanced Materials Research. Trans Tech Publ; 2013. p. 205–11.
16.      Kramer L, Phillippi M, Tack WT, Wong C. Locally reversing sensitization in 5xxx aluminum plate. J Mater Eng Perform. 2012;21(6):1025–9.
17. امیرعباس عابدینی، حسین احمدی، صابر فرمانی، سعید شبستری. تاثیر کار سرد و دمای آنیل میانی بر ریزساختار و سختی آلیاژ آلومینیم 5083. هفتمین کنفرانس بین‌المللی مواد و متالورژی (ایران). 1397
18.      Buczynski J. Electrochemical Analyses of Etchants Used to Detect Sensitization in Marine-Grade 5XXX Aluminum-Magnesium Alloys. Mater Sci Eng Univ Virginia. 2012;81–4.
19.      Wen W, Zhao Y, Morris JG. The effect of Mg precipitation on the mechanical properties of 5xxx aluminum alloys. Mater Sci Eng A. 2005;392(1–2):136–44.
20.      Lin S, Nie Z, Huang H, Li B. Annealing behavior of a modified 5083 aluminum alloy. Mater & Des. 2010;31(3):1607–12.
21.      Yi G, Zeng W, Poplawsky JD, Cullen DA, Wang Z, Free ML. Characterizing and modeling the precipitation of Mg-rich phases in Al 5xxx alloys aged at low temperatures. J Mater Sci Technol. 2017;33(9):991–1003.
22.      D’Antuono DS, Gaies J, Golumbfskie W, Taheri ML. Direct measurement of the effect of cold rolling on β phase precipitation kinetics in 5xxx series aluminum alloys. Acta Mater. 2017;123:264–71.
23.      Chen R-Y, Chu H-Y, Lai C-C, Wu C-T. Effects of annealing temperature on the mechanical properties and sensitization of 5083-H116 aluminum alloy. Proc Inst Mech Eng Part L J Mater Des Appl. 2015;229(4):339–46.
24.      Zhang R, Gupta RK, Davies CHJ, Hodge AM, Tort M, Xia K, et al. The influence of grain size and grain orientation on sensitization in AA5083. Corrosion. 2016;72(2):160–8.
25.      Ding Y, Wu X, Gao K, Huang C, Xiong X, Huang H, et al. The influence of stabilization treatment on long-term corrosion resistance and microstructure in Er and Zr containing 5083 aluminum alloy. Mater Charact. 2020;161:110143.