Suda Sürtünme Kullanarak Alüminyumun Hidrojen Şarjı
Summary
Alüminyum ve alüminyum alaşımlarında yüksek miktarda hidrojen tanıtmak amacıyla, su prosedüründe sürtünme adı verilen yeni bir hidrojen şarj yöntemi geliştirilmiştir.
Abstract
Alüminyumhidrojen şarj yeni bir yöntem su (FW) prosedürü bir sürtünme yoluyla geliştirilmiştir. Bu işlem kolayca su ve oksit olmayan kaplı alüminyum arasındaki kimyasal reaksiyona dayalı alüminyum içine hidrojen yüksek miktarda tanıtmak olabilir.
Introduction
Genel olarak, alüminyum baz alaşımları çelikten daha çevresel hidrojen embrittlement daha yüksek direnç var. Alüminyum alaşımlarının hidrojen embrittlement yüksek direnç alaşım yüzeyinde hidrojen girişini engelleyen oksit filmler kaynaklanmaktadır. Alüminyum alaşımları arasındaki yüksek embrittlement hassasiyetini değerlendirmek ve karşılaştırmak için, hidrojen şarj genellikle mekanik test1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14, 15,16,17. Ancak, bu hidrojen şarj alüminyum kolay olmadığı bilinmektedir, katodik şarj gibi hidrojen şarj yöntemleri kullanırken bile15, nemli hava altında yavaş gerinim hızı deformasyon16, veya hidrojen plazma gazı şarj17. Hidrojen şarj alüminyum alaşımları zorluk da alüminyum alaşım yüzeyinde oksit filmler kaynaklanmaktadır. Eğer oksit filmini suda sürekli olarak çıkarabilseydik, alüminyum alaşımlarına daha yüksek miktarda hidrojen girebileceğini öne çıkardık. Termodinamik18, oksit film olmadan saf alüminyum su ile kolayca tepki ve hidrojen üretir. Buna dayanarak, su ve oksit olmayan alüminyum arasındaki kimyasal reaksiyona dayalı alüminyum alaşımlarının hidrojen şarj yeni bir yöntem geliştirdik. Bu yöntem basit bir şekilde alüminyum alaşımları içine hidrojen yüksek miktarda eklemek mümkün.
Protocol
Representative Results
Discussion
FW prosedürünün önemli bir yönü, iki örneğin manyetik karıştırıcıya bağlanmasıdır. Karıştırıcı çubuğunun merkezi sürtünmez bölge haline geldiği için, numunelerin karıştırıcı çubuğunun ortasındaki ekinden kaçınmak en iyisidir.
Karıştırıcı çubuğunun dönüş hızının kontrolü de önemlidir. Hız 240 rpm’den fazla olduğunda, manyetik karıştırıcı nın sahnesinde reaksiyon damarını korumak zorlaşır. FW işlemi yüksek hızda yapıldığında…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma kısmen The Light Metal Educational Foundation, Inc., Osaka, Japan tarafından finansal olarak desteklenmiştir.
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 |
References
- 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).
