چکیده
در تحقیق حاضر تاثیر اکسید آلومینیوم و رشد بیش از حد دانه بر ایجاد عیب حفره سوزنی در فویل آلومینیوم ۸۰۱۱ مورد بررسی قرار گرفت.فویل های آلومینیوم به دلیل خواص منحصر بفردشان کاربردهای وسیعی در صنایع مختلفی

نظیر صنایع بسته بندی مواد غذایی، صنایع دارویی، به دلیل حفاظت عالی آن ها در برابر تاثیرات محیطی، پیدا نموده اند.

با توجه به کم بودن ضخامت فویل آلومینیوم، برخی از عوامل بر کیفیت آن تاثیر گذاشته و منجر به بروز عیوبی مانند عیب حفره سوزنی می شوند. بروز عیوبی نظیر حفره سوزنی در کاربردهای حساسی مانند صنایع غذایی و دارویی مورد

قبول نبوده و کاربرد فویل را محدود می کند. در این تحقیق نمونه های گوناگونی از ورق و فویل آلومینیوم ۸۰۱۱ از ضخامت ۷/۵mm تا ۱۱μm که توسط فرآیند ریخته گری دو غلتکی تولید شده، جمع آوری شد. برای مطالعه ریز ساختار ورق و فویل آلومینیوم، ازفمتالوگرافی نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروسکوپ الکترونی عبوری و همچنین جهت بررسی عوامل پیدایش حفره سوزنی از آنالیز EDS استفاده شد.

واژههای کلیدی:فویل آلومینیوم، حفره سوزنی، آلیاژ ۸۰۱۱، فرآیند ریخته گری دوغلتکی، تبلور مجدد کامل

فز
ف

ف

عهده دار مکاتبات مهران پاک زمانی Engineer_zamany@yahoo.com
-1 مقدمه
فویل آلومینیوم ورقیاست نورد شده از آلیاژهای سری ۱XXX،۳XXXو۸XXXکه بیش از ۹۸ درصد آلومینیوم داشته
و ضخامت آن زیر ۲۰۰ μm میباشد. فویل آلومینیوم ۸۰۱۱ به دلیل داشتن خواص مکانیکی مطلوب و قابلیت کشش

عمیق و همچنین خصوصیاتی چون سمی نبودن، مقاومت در برابر اثرات محیطی و عدم نفوذپذیری نسبت به اکسیژن و
رطوبت، کاربرد فراوانی در صنایع بستهبندی مواد غذایی و داروییو بهداشتی دارد .[۴-۱]

از شایعترین عیوبی که در فویل آلومینیوم در ضخامتهای زیر ۲۰μm به وجود میآید عیب حفره سوزنی میباشد. این عیب به سوراخهای بسیار ریزی گفته میشود که در سطح فویل آلومینیوم به وجود آمده و به دلیل اینکه به عنوان محلی

برای ورود هوا و نور و رطوبت عمل میکند، باعث عدم استفاده فویل در صنایع بستهبندی مواد غذایی و دارویی و بهداشتی می گردد .[۴] از منابع بروز عیب حفره سوزنی می توان به عواملی مانند حضور اکسید آلومینیوم و رشد بیش از حد دانه(تبلور مجدد کامل) اشاره نمود.

تبلور مجدد به صورت فرایند هسته بندی و رشد، که از آن طریق دانه های تغییر فرم یافته تحت تنش جای خود را به
یک سیستم جدید متشکل از دانه های هم محور بدون تنش می دهد انجام می گیرد. پس از اینکه فلز تبلور مجدد یافت، ادامه حرارت باعث رشد اندازه دانه ها می گردد. در هر حال در اثر رشد دانه، استحکام فلز کاهش خواهد یافت.

سرعت حرارت دادن در خلال عملیات حرارتی تاثیر مهمی بر روی اندازه دانه آلومینیوم تبلور مجدد یافته دارد. عموما” هرچه سرعت حرارت دادن بیشتر باشد دانه های ریز تری در اثر تبلور مجدد حاصل می گردد.[۵] سرعت حرارت دادن بسیار آهسته این امکان را به فلز می دهد که قبل از اینکه تبلور مجدد صورت گیرد عمل تنش گیری انجام شود. بنابراین فلز ممکن است به حد کافی انرژی تنشی داخلی برای تشکیل ساختمان دانه ریز نداشته باشد. به هر حال حرارت دادن آهسته باعث به وجود آمدن دانه های تبلور مجدد یافته درشت خواهد شد.[۵]

از منابع دیگر بروز عیب حفره سوزنی می توان به تشکیل اکسید آلومینیوم در مذاب و یا بر روی سطح ورق یا فویل آلومینیومدرحین عملیات حرارتی و یا در اثر تماس با رطوبت هوای محیط اشاره نمود. وقتی که سطح آلومینیوم در معرض هوا قرار گیرد به سرعت یک لایه نازک فشرده اکسیدی بر روی آن تشکیل می شود.[۵] آلومینیوم و اکسیژن می توانند یک رشته ترکیبات مانند AlO، Al2Oو Al2O3 (α,β,γ,δ,η)که از نظر شکل ساختمانی و کریستالی متفاوتند،

تولید نمایند که مهمترین این ترکیبات αAl2O3است که تحت نام کوراندم بعد از الماس سخت ترین ماده است.[۶]

تا کنون فعالیتهایی در جهت بهبود کیفیت فویل آلومینیوم از سری آلیاژهای ۱XXXنظیر آلیاژ ۱۲۰۰ به انجام رسیده

است .[۱] با توجه به نتایج بدست آمده توسط این محققین، منشأ عیب حفره سوزنی در این آلیاژ به دو دسته عوامل
داخلی مانند تشکیل اسپینلهای منیزیمی و هیدروژن و عوامل خارجی مانند پارامترهای مربوط به نورد نسبت داده شده

است. لیکن اطلاعات منتشر شده در مورد عیب حفره سوزنی در سایر آلیاژهای آلومینیوم در دسترس نیست. لذا در این

تحقیق عواملی همچون رشد دانه و همچنین حضور اکسید آلومینیوم و ارتباط آنها با بروز این عیب در آلیاژ ۸۰۱۱ مورد بررسی قرار گرفته است.

فک

ف

ف

-۳ مواد و روش ها
در این تحقیق یک کلاف آلومینیوم ۸۰۱۱ با ضخامت اولیه ۷/۵ و عرض ۱۳۷۰ mm با ترکیب شیمیایی نشان داده شده

در جدول ۱ انتخاب شد. ف
ف

جدول ۱ ترکیب شیمیایی آلیاژ ۸۰۱۱ مورد استفاده در این تحقیق بر حسب درصد وزنی
Al× Cr Mg Ti Cu Si Fe Alloy
elements×
Rem.× ۰٫۰۰۱ ۰٫۰۰۳ ۰٫۰۱۳ ۰٫۰۰۷ ۰٫۶۲۵ ۰٫۷۲ AA8011

ف

فرایند تولید فویل با ریخته گری دو غلتکی آغاز می شود که در آن مذاب از طریق یک ناودانی از کوره نگهدارنده به یک قالب سرامیکی که در بین دو غلتک آب گرد قرار دارد وارد شده و با سرعت یکنواخت از بین غلتک ها عبور کرده و پس از انجماد، ورق تولید شده و توسط دستگاه کلاف پیچ به صورت کلاف پیچیده می شود. دومین مرحله، فرآیند نورد سرد می باشد که طی شش مرحله نورد، ضخامت ورق از ۷/۵ mm به ۴۵۰μm می رسد. البته جهت کاهش آثار

کارسختی در طی فرایند نورد سرد، عملیات حرارتی آنیل بعد از مراحل دوم و چهارم در دمای ۴۸۰ درجه سانتیگراد به

مدت ۱۲ ساعت بر روی کلاف انجام می شود. نورد فویل مرحله پایانی فرآیند تولید می باشد، که طی پنج مرحله نورد،
ضخامت ورق از ۴۵۰ به ۷μm می رسد.

نمونه برداری از کلیه مراحل تولید و در سه ناحیه کناری ۱/۴) عرض از هر طرف) و مرکزی عرض کلاف انجام شد. نمونهها مطابق روش معمول برای متالوگرافی ابتدا از شماره ۱۰۰ تا ۱۲۰۰ مش سنباده زنی شده و سپس الکتروپولیش شدند. جهت بررسی ریزساختار و نحوه توزیع رسوبات در نمونه ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی((SEMز استفاده شد. همچنین برای بررسی و شناسایی تجمع رسوبات از میکروسکوپ الکترونی عبوری ک((TEM استفاده شد. بدین منظور، ابتدا نمونه تا ضخامت حدود ۶۰ تا ۱۰۰ میکرومتر سنباده زنی شده و پس از پانچ، دیسک توسط محلول اسیدی

استاندارد جت پولیش شد.
بعلاوه، نمونههایی با ابعاد ۱ ۱ cm از مناطق دارای عیب حفره سوزنی در فویل های با ضخامت پایانی ۱۱ و۳۰ μm
بریده شده و مستقیماً بوسیله SEM و TEM و آنالیز EDS)(3 مورد بررسی قرار گرفت.

×