تأثير اتمسفر هيدروژن در دما و فشار بالا بر خواص مكانيكي آلياژ Al 7075-T6 جهت كاربرد در پيستونهاي كمپرسورهاي گاز هيدروژن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، امكان جايگزيني آلياژ آلومينيوم 6T - 7075 به جاي چدن خاكستري براي استفاده در كمپرسورهاي رفت و برگشتي مورد بررسي قرار گرفت. آلياژ آلومينيوم 6T - 7075 به دليل خواصي چون سبك بودن، كاهش نرخ سايش حلقههاي سوار و افزايش دوام تجهيزات قابليت جايگزيني با چدن خاكستري مورد استفاده در كمپرسورهاي تراكم گاز هيدروژن را دارا است، اما تحقيقات اخير حاكي از حساسيت اين آلياژ به تخريب ناشي از نفوذ هيدروژن در شرايط مرطوب بوده است. در اين پژوهش، تغيير خواص مكانيكي آلياژ آلومينيوم 6T - 7075 ناشي از قرارگيري آن در اتمسفر گاز هيدروژن با فشار بالا )حدود 30 بار( و دماي 115 درجه سانتيگراد )با استفاده از اتوكلاو( بررسي شد. همچنين، تأثير حضور رطوبت، اسيد كلريدريك، هيدروكربن و گرين اويل ) ppm 100 ( در گاز هيدروژن به عنوان ناخالصي هاي موجود ارزيابي شد. نتايج نشان داد كه اسيد كلريدريك منجر به افت اندكي در مقادير استحكام تسليم و استحكام كشش نهائي آلياژ و نيز افت اندك سختي آلياژ ( 6 درصد( ميشود، اما چنانچه هيدروكربن به همراه اسيد باشد، تأثير منفي اسيد خنثي شده و مقادير پارامترهاي كششي در حد پارامترهاي حاصل در اتمسفرهاي گاز هيدروژن خالص و گاز هيدروژن حاوي آب كه معادل شرايط مرجع )گاز آرگون( است، به دست مي آيد. حضور گرين اويل در اتمسفر گاز هيدروژن تأثيري بر خواص كششي آلياژ نداشته، ليكن چنانچه اين آلياژ در تماس مستقيم با گرين اويل مايع قرار گيرد، مقادير استحكام تسليم و استحكام كشش نهائي آن دچار افت خواهند شد. مقاومت به خستگي آلياژ در تنش هاي بالا ) 326 و MPa 342 ) در حضور گاز هيدروژن خالص و نيز در حضور ناخالصي هاي آب، اسيد كلريدريك به همراه تركيبات هيدروكربن يا تماس مستقيم با گرين اويل مايع تغيير چنداني نشان نداد، اما در تنش بالاتر MPa 342 و در حضور اسيد تنها، افت شايان توجهي )كاهش 45 %( در تعداد سيكل قابل تحمل آلياژ مشاهده شد. با تحليل نتايج حاصل از آزمونهاي مكانيكي و بررسي تصاوير سطح مقطع شكست خستگي آلياژ دريافت شد كه خواص مكانيكي اين آلياژ )ب هجز استحكام تسليم فشاري( پس از قرارگيري در اتمسفر هيدروژن در دماي 115 درجه سانت يگراد، قابل رقابت با چدن خاكستري ميباشد. اما با توجه به افت شديد خواص مكانيكي اين آلياژ در دماهاي بالاتر از 115 درجه سانتيگراد كه قابل اجتناب در شرايط واقعي نيست، به ويژه مقاومت به خستگي در تنشهاي بالا )افت 85 %  در 150 درجه سانتيگراد(، جايگزيني اين آلياژ با چدن خاكستري براي پيستون اينگونه كمپرسورها پيشنهاد نميشود.

222990

خوردگي و حفاظت مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان