المعالجة الحرارية للمعادن اللاحديدية للألمنيوم على الطائرة

في الشكل المطاوع، يُعرف الألمنيوم النقي تجاريًا باسم 1100. يتمتع بدرجة عالية من المقاومة للتآكل ويمكن تشكيله بسهولة إلى أشكال معقدة، إنه منخفضة القوة نسبيًا ولا تحتوي على الخصائص المطلوبة لأجزاء هيكل الطائرات، حيث يتم الحصول على نقاط القوة العالية بشكل عام من خلال عملية صناعة السبائك، كما تكون السبائك الناتجة أقل سهولة في التشكيل، مع بعض الاستثناءات، حيث تكون مقاومة التآكل أقل من 1100 من الألومنيوم.

سبائك الألومنيوم Aluminum Alloy

صناعة السبائك ليست الطريقة الوحيدة لزيادة قوة الألمنيوم مثل المواد الأخرى، يصبح الألمنيوم أقوى وأكثر صلابة عندما يتم دحرجته أو تشكيله أو تشغيله على البارد ونظرًا لأن الصلابة تعتمد على مقدار العمل البارد المنجز، حيث تتوفر 1100 وبعض سبائك الألمنيوم المطاوع في العديد من درجات الحرارة المتصلبة، كما يتم تعيين الحالة اللينة أو الملدنة O وإذا تم تصلبت المادة بالضغط، فيُقال إنها في الحالة H ويتم تقوية السبائك الأكثر استخدامًا في صناعة الطائرات بالمعالجة الحرارية بدلاً من العمل البارد. يتم تحديد هذه السبائك بمجموعة مختلفة من الرموز، حيث يشير T4 و W إلى المحلول المعالج حرارياً والمروي ولكن ليس قديمًا  ويشير T6 إلى سبيكة في حالة صلابة معالجة بالحرارة وتكون الرموز التالية :

1. W – محلول معالج حرارياً، مزاج غير مستقر.
2. T – معالج لإنتاج درجات حرارة ثابتة بخلاف F أو O أو H.
3. T2 – صلب (منتجات صب فقط).
4. T3 – المحلول المعالج حرارياً ثم يعمل بالبرودة.
5. T4 – محلول معالج حرارياً.
6. T5 – العمر الاصطناعي فقط.
7. T6 – محلول معالج حرارياً ومن ثم عمره صناعياً.
8. T7 – المحلول المعالج حرارياً ثم استقر.
9. T8 – المحلول المعالج حرارياً، يعمل بالبرودة، ثم الشيخوخة أي تقدم العمر عليها صناعياً.
10. T9 – محلول معالج بالحرارة، حيث يعتبر قديم صناعيًا، ثم يعمل بالبرودة.
11. T10 – تقدم العمر صناعياً ثم البرودة.

ملاحظة: يمكن إضافة أرقام إضافية إلى T1 إلى T10 للإشارة إلى تباين في المعالجة يؤدي إلى تغيير كبير في خصائص المنتج.

يتم تمييز صفائح سبائك الألومنيوم برقم المواصفات على كل قدم مربع تقريبًا من المواد. إذا لم يكن هذا التعريف موجودًا على المادة لأي سبب من الأسباب ، فمن الممكن فصل السبائك القابلة للمعالجة بالحرارة عن السبائك غير القابلة للمعالجة بالحرارة عن طريق غمر عينة من المادة في محلول بنسبة 10 بالمائة من الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم). سوف تتحول السبائك القابلة للمعالجة بالحرارة إلى اللون الأسود بسبب محتوى النحاس، بينما ستظل السبائك الأخرى مشرقة. في حالة المواد المكسوة حيث سيبقى ظل السطح لامعًا، ولكن ستكون هناك منطقة مظلمة في المنتصف عند عرضها من الحافة.

المنيوم مكسو Alclad Aluminum

يتم استخدام المصطلحين “Alclad و Pureclad” للإشارة إلى الصفائح التي تتكون من قلب من سبائك الألومنيوم مطلية بطبقة من الألمنيوم النقي بعمق حوالي 5 1⁄2 بالمائة على كل جانب، حيث يوفر طلاء الألمنيوم النقي حماية مزدوجة للنواة، ويمنع الاتصال بأي عوامل تآكل ويحمي القلب كهربائياً عن طريق منع أي هجوم ناتج عن الخدش أو من الخدوش الأخرى.

هناك نوعان من المعالجات الحرارية المطبقة على سبائك الألومنيوم، أحدهما يسمى المعالجة الحرارية للمحلول والآخر يعرف بالمعالجة الحرارية للترسيب، بعض السبائك، مثل 2017 و 2024 تطور خصائصها الكاملة نتيجة للمعالجة الحرارية للمحلول متبوعة بحوالي 4 أيام من التقادم في درجة حرارة الغرفة، كما تتطلب السبائك الأخرى، مثل 2014 و 7075 كلا المعالجات الحرارية والسبائك التي تتطلب معالجة حرارية للتساقط (الشيخوخة الاصطناعية) لتطوير قوتها الكاملة تتقادم أيضًا إلى حد محدود في درجة حرارة الغرفة، حيث أن معدل ومقدار التعزيز يعتمد على السبيكة ويصل بعضها إلى أقصى درجات مقاومة الشيخوخة الطبيعية أو درجة حرارة الغرفة في غضون أيام قليلة ويتم تصنيفها على أنها (-T4) أو (-T3) ويستمر الباقي في التقدم في السن بشكل ملحوظ على مدى فترة طويلة من الزمن.

بسبب هذا التقادم الطبيعي، يتم تحديد التعيين (-W) فقط عند الإشارة إلى فترة التقادم، على سبيل المثال، 7075-W (1⁄2 ساعة) وبالتالي، هناك فرق كبير في الخصائص الميكانيكية والفيزيائية للمواد المروية حديثًا (-W) والمواد الموجودة في درجة الحرارة (-T3) أو (-T4).

يتكون تقسية سبيكة الألومنيوم بالمعالجة الحرارية من أربع خطوات متميزة مذكورة في الأسفل:

1. التسخين لدرجة حرارة وتكون محددة سلفا.
2. النقع في درجة حرارة لفترة زمنية محددة.
3. إخماد سريع لدرجة حرارة حيث تكون منخفضة نسبيًا.
4. الشيخوخة أو تصلب الترسيب إما تلقائيًا في درجة حرارة الغرفة أو نتيجة للمعالجة الحرارية بدرجة حرارة منخفضة.

تُعرف الخطوات الثلاث الأولى أعلاه بالمعالجة الحرارية للمحلول، على الرغم من أنه أصبح من الشائع استخدام مصطلح المعالجة الحرارية على المدى الأقصر، يُعرف تصلب درجة حرارة الغرفة بالشيخوخة الطبيعية، بينما يسمى التصلب الذي يتم في درجات حرارة معتدلة بالشيخوخة الاصطناعية أو المعالجة الحرارية للهطول.

المعالجة الحرارية للمحلول Solution Heat Treatment

درجة حرارة  Temperature

تختلف درجات الحرارة المستخدمة في المعالجة الحرارية للمحلول باختلاف السبائك وتتراوح من 825 درجة فهرنهايت إلى 980 درجة فهرنهايت كقاعدة عامة، يجب التحكم فيها ضمن نطاق ضيق جدًا (± 10 درجة فهرنهايت) للحصول على خصائص محددة وإذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فلن يتم الحصول على أقصى قدر من القوة، حيث أنه عند استخدام درجات حرارة مفرطة، هناك خطر ذوبان مكونات الانصهار المنخفضة لبعض السبائك مع ما يترتب على ذلك من انخفاض في الخصائص الفيزيائية للسبيكة حتى إذا لم يحدث الذوبان، فإن استخدام درجات حرارة أعلى من الموصى بها يعزز تغير اللون ويزيد من سلالات التبريد.