Waterstof opladen van aluminium met behulp van wrijving in water
Summary
Om hoge hoeveelheden waterstof in aluminium en aluminiumlegeringen te introduceren, werd een nieuwe methode van waterstoflading ontwikkeld, genoemd de wrijving in waterprocedure.
Abstract
Een nieuwe methode voor het opladen van aluminium op waterstof werd ontwikkeld door middel van een wrijving in water (FW) procedure. Deze procedure kan gemakkelijk leiden tot hoge hoeveelheden waterstof in aluminium op basis van de chemische reactie tussen water en niet-oxide gecoate aluminium.
Introduction
In het algemeen, aluminium basis legeringen hebben een hogere weerstand tegen milieu-waterstof brosheid dan staal. De hoge weerstand tegen waterstof brosheid van aluminiumlegeringen is te wijten aan oxide films op de legering oppervlak blokkeren waterstof binnenkomst. Om de hoge gevoeligheid van aluminiumlegeringen te evalueren en te vergelijken, wordt het opladen van waterstof meestal uitgevoerd vóór mechanische tests1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17. Het is echter bekend dat waterstof opladen aluminium is niet gemakkelijk, zelfs bij het gebruik van waterstof opladen methoden zoals kathodische opladen15,langzame spanning tarief vervorming onder vochtige lucht16, of waterstof plasma gas opladen17. De moeilijkheid van waterstof opladen aluminium legeringen is ook te wijten aan de oxide films op de aluminium legering oppervlak. We postuleerden dat hogere hoeveelheden waterstof in aluminiumlegeringen konden worden geïntroduceerd als we de oxidefilm continu in water konden verwijderen. Thermodynamisch18, zuiver aluminium zonder oxide film reageert gemakkelijk met water en genereert waterstof. Op basis hiervan hebben we een nieuwe methode ontwikkeld voor het opladen van aluminiumlegeringen op basis van de chemische reactie tussen water en niet-oxidealuminium. Deze methode is in staat om grote hoeveelheden waterstof toe te voegen aan aluminiumlegeringen op een eenvoudige manier.
Protocol
Representative Results
Discussion
Een belangrijk aspect van de FW-procedure is de bevestiging van de twee exemplaren aan de magnetische roerder. Omdat het midden van de roerstaaf de niet-wrijvingszone wordt, is het het beste om de bevestiging van de exemplaren in het midden van de roerstaaf te vermijden.
Controle van de rotatiesnelheid van de roerstaaf is ook belangrijk. Wanneer de snelheid meer dan 240 tpm is, wordt het moeilijk om het reactievat op het podium van de magnetische roerder te behouden. Wanneer de FW-procedure op…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd financieel ondersteund voor een deel door The Light Metal Educational Foundation, Inc, Osaka, Japan
Materials
| Air furnace | GC | QC-1 | |
| Aluminum alloy plates | Kobe Steel | Al/1.0 mass% Mg/0.8 mass% Si | |
| Electric balance | A&D | HR-200 | |
| Glass container | Custom made | ||
| Magnetic stirrer | CORNING | PC-410D | |
| Optical Comparator | NIKON | V-12B | |
| pH meter | Sato Tech | PH-230SDJ | |
| Quartz tube | Custom made | ||
| Rotary polishing machine | IMT | IM-P2 | |
| Secondary electrom microscope | JOEL | JSM-5310LV | |
| Sensor gas chromatograph | FIS Inc. | SGHA | |
| Silicon carbide emery paper | IMT | 531SR | |
| Tensile testing machine | Toshin Kogyo | SERT-5000-C | |
| Tubular furnace | Honma Riken | Custom made |
Referências
- Horikawa, K., Matsubara, T., Kobayashi, H. Hydrogen charging of Al-Mg-Si-based alloys by friction in water and its effect on tensile properties. Materials Science and Engineering A. 764, 138199 (2019).
- Horikawa, K. Current research trends in aluminum alloys for a high-pressure hydrogen gas container. Journal of Japan Institute of Light Metals. 60, 542-547 (2010).
- Kuramoto, S., Hsieh, M. C., Kanno, M. Environmental embrittlement of Al-Mg-Si base alloys deformed at low strain rates in laboratory air. Journal of Japan Institute of Light Metals. 52, 250-255 (2002).
- Horikawa, K., Yoshida, K. Visualization of Hydrogen in Tensile-Deformed Al-5%Mg Alloy by means of Hydrogen Microprint Technique with EBSP Analysis. Materials Transactions. 45, 315-318 (2004).
- Ueda, K., Horikawa, K., Kanno, M. Suppression of high temperature embrittlement of Al-5%Mg alloys containing a trace of sodium caused by antimony addition. Scripta Materialia. 37, 1105-1110 (1996).
- Horikawa, K., Ando, N., Kobayashi, H., Urushihara, W. Visualization of hydrogen gas evolution during deformation and fracture in SCM 440 steel with different tempering conditions. Materials Science and Engineering A. 534, 495-503 (2012).
- Horikawa, K., Yamada, H., Kobayashi, H. Effect of strain rate on hydrogen gas evolution behavior during tensile deformation in 6061 and 7075 aluminum alloys. Journal of Japan Institute of Light Metals. 62, 306-312 (2012).
- Horikawa, K., Okada, H., Kobayashi, H., Urushihara, W. Visualization of diffusive hydrogen in low alloy steel by means of hydrogen microprint technique at elevated temperatures. Materials Transactions. 50, 759-764 (2009).
- Horikawa, K., Okada, H., Kobayashi, H., Urushihara, W. Visualization of hydrogen during fatigue fracture in an Al-Mg-Si alloy. Journal of Japan Institute of Light Metals. 56, 210-213 (2006).
- Horikawa, K., Okada, H., Kobayashi, H., Urushihara, W. Visualization of hydrogen distribution in tensile-deformed Al-5%Mg alloy investigated by means of hydrogen microprint technique with EBSP. Journal of the Japan Institute of Metals. 68, 1043-1046 (2004).
- Yamada, H., Tsurudome, M., Miura, N., Horikawa, K., Ogasawara, N. Ductility loss of 7075 aluminum alloys affected by interaction of hydrogen, fatigue deformation, and strain rate. Materials Science and Engineering A. 642, 194-203 (2015).
- Toda, H., et al. Effects of hydrogen micro pores on mechanical properties in a 2024 aluminum alloys. Materials Transactions. 54, 2195-2201 (2013).
- Yamada, H., Horikawa, K., Matsumoto, T., Kobayashi, H., Ogasawara, N. Hydrogen evolution behavior of tensile deformation process in 6061 and 7075 aluminum alloys. Journal of Japan Institute of Light Metals. 61, 297-302 (2011).
- Horikawa, K., Kobayashi, H. Hydrogen absorption of pure aluminum by friction of the surface in water and its effect on tensile properties. Journal of the Japan Institute of Metals. 84, (2020).
- Suzuki, H., Kobayashi, D., Hanada, N., Takai, K., Hagihara, Y. Existing state of hydrogen in electrochemically charged commercial-purity aluminum and its effects on tensile properties. Materials Transactions. 52, 1741-1747 (2011).
- Horikawa, K., Hokazono, S., Kobayashi, H. Synchronized monitoring between hydrogen gas release and progress of atmospheric hydrogen embrittlement in 7075 aluminum alloy. Journal of Japan Institute of Light Metals. 66, 77-83 (2016).
- Manaka, T., Aoki, M., Itoh, G. Thermal desorption spectroscopy study on the hydrogen behavior in a plasma-charged aluminum. Materials Science Forum. 879, 1220-1225 (2016).
- Ellingham, H. J. T. Reducibility of oxides and sulphides in metallurgical processes. Journal of the Society of Chemical Industry. 63, 125-133 (1944).
- Pourbaix, M. . Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions, Ist ed. , 168-176 (1966).
- Young, G. A., Scully, J. R. The diffusion and trapping of hydrogen in high purity aluminum. Acta Materialia. 46, 6337-6349 (1998).
- Smith, S. W., Scully, J. R. The identification of hydrogen trapping states in an Al-Li-Cu-Zr alloy using thermal desorption spectroscopy. Metallurgical and Materials Transactions A. 31, 179-193 (2000).
