بعد إخضاع سبيكة سبائك الألومنيوم للمعالجة الحرارية للتجانس، تتشكل أحيانًا فقاعات سطحية على سطح سبائك الألومنيوم. ويظهر سطح سبائك الألومنيوم على شكل انتفاخ متناثر، ويكون هذا الانتفاخ عبارة عن تجويف. وعند التكبير، يظهر الجدار الداخلي للتجويف بلمعان معدني لامع.
ستكون البنية الشجرية المتبقية بعد التلدين الفضفاض والموحد موجودة في محيط تجويف الفقاعة، وتوجد بنية شجرية مقابلة لها في الموضع المطابق على الجدار الداخلي للفقاعة. وعند ملاحظتها بالمجهر الإلكتروني، يتضح أن الجدار الداخلي للفقاعة يتميز بنمط متدرج، وأن سطح الفقاعة فضفاض. لا تظهر الفقاعات على سطح سبيكة الألومنيوم بعد الصب، بل تظهر فقط بعد إجراء عملية التلدين المتجانس للسبيكة. ولا يبدو أن هذا عيبًا معدنيًّا، بل ينتج عن ارتفاع نسبة الهيدروجين بشكل مفرط في عملية تصنيع السبيكة.
أسباب ظهور الفقاعات في سبائك الألومنيوم
في عملية صهر سبائك الألومنيوم، وبسبب عدم اكتمال عملية إزالة الغازات، فإن الغازات الزائدة (بشكل رئيسي الهيدروجين) المتبقية في المادة المنصهرة تبقى في قطعة الألومنيوم المصبوبة. وإذا كان محتوى الهيدروجين مرتفعًا جدًّا، فستتشكل فقاعات في قطعة الألومنيوم المصبوبة.
بالإضافة إلى محتوى الهيدروجين في سبيكة الألومنيوم، ترتبط الفقاعات الهوائية الموجودة على سطح السبيكة أيضًا بمعدل التبريد ودرجة حرارة التجانس. ووفقًا للأبحاث التي أجريت على سبائك الألومنيوم والمغنيسيوم والسيليكون، عندما يكون محتوى الهيدروجين في السبيكة متماثلاً، كلما زادت سرعة تبريد الصب وارتفعت درجة حرارة التجانس، زادت سهولة تكوّن الفقاعات على سطح سبيكة الألومنيوم. وكلما زاد محتوى الهيدروجين في سبيكة الألومنيوم، انخفضت درجة حرارة تجانس الفقاعات على سطح السبيكة، بغض النظر عن معدل التبريد.
بالإضافة إلى صب السبائك، يمكن لسبائك الألومنيوم أيضًا أن تتسبب في ظهور فقاعات على سطح المنتجات المعالجة، مثل الألواح والمنتجات المبثوقة، أثناء المعالجة الحرارية. وعلاوة على ذلك، يرتبط هذا الأمر أيضًا بالرطوبة الزائدة في فرن المعالجة الحرارية.
يتولد الهيدروجين الذري على سطح بخار الماء وسبائك الألومنيوم. تتميز ذرة الهيدروجين بنصف قطر صغير، وتنتشر داخل الطبقة المعدنية على طول حدود الحبيبات والشبكة البلورية. وعندما تنخفض درجة الحرارة داخل الفرن، يكون تركيز الهيدروجين فيه منخفضًا جدًّا، فيترسب الهيدروجين من المحلول الصلب. يصل الضغط إلى عدة أضعاف الضغط الجوي، مما يؤدي إلى انتفاخ سطح المعدن لتشكيل فقاعات.
تدابير لمنع تكوّن الفقاعات
لمنع ظهور الفقاعات على سطح سبائك الألومنيوم ومنتجات الألومنيوم، يمكننا البدء من الجوانب الأربعة التالية:
1. اختر سائل الألومنيوم المناسب معدات إزالة الغازات والتكرير لتقليل محتوى الهيدروجين في سبيكة الألومنيوم إلى أدنى حد ممكن.
2. عند إجراء عملية التلدين المتجانس والمعالجة الحرارية لسبائك الألومنيوم، يجب التحكم بدقة في درجة حرارة فرن التلدين. كما يجب ألا تكون مدة التلدين طويلة جدًّا.
3. يجب ألا تكون الرطوبة داخل فرن التلدين المتجانس مرتفعة جدًّا، كما يجب تضمين الصيانة ومقاومة الرطوبة الخاصة بمعدات المعالجة الحرارية في تقرير العمل.
4. يجب الحفاظ على قوالب سبائك الألومنيوم ومنتجات الألومنيوم وأدوات وأواني الإنتاج جافة وحمايتها من الرطوبة.
