นาซาออกประกาศทางเทคนิคเตือนความเสี่ยงการหล่ออะลูมิเนียม 2219

เมื่อวันที่ 24 กันยายน พ.ศ. 2569 องค์การนาซาได้เผยแพร่ประกาศทางเทคนิค (Technical Bulletin) หมายเลข 20260008373 โดยระบุถึงความเสี่ยงที่เกิดจากการหล่ออะลูมิเนียม 2219 ที่ไม่ถูกต้อง และแนะนำให้ใช้ขั้นตอนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันตามด้วยกระบวนการเปลี่ยนรูปหลายทิศทาง

ประกาศฉบับนี้มีหมายเลขเอกสาร DOC ID: 20260008373 และแจ้งให้ติดต่อ Donald S. Parker ที่ศูนย์อวกาศเคนเนดีเพื่อสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม

อะลูมิเนียมผสมเกรด 2219 เป็นโลหะผสมอะลูมิเนียม-ทองแดงที่ผ่านการอบอ่อนเพื่อเพิ่มความแข็ง (age-hardenable) ใช้งานได้ในอุณหภูมิสูงสุด 600°F มีสมบัติดีเยี่ยมที่อุณหภูมิต่ำ เชื่อมง่ายและขึ้นรูปได้ดี ถูกพัฒนาขึ้นในปี 1954 โดยบริษัท Alcoa และเคยนำไปใช้ในถังเชื้อเพลิงของกระสวยอวกาศและโมดูลแรงดันของสถานีอวกาศนานาชาติที่มีมนุษย์โดยสาร

การหล่อแท่งโลหะผสม 2219 เป็นกระบวนการเฉพาะสำหรับผลิตโครงสร้างขนาดใหญ่ที่จะนำไปตีขึ้นรูปหรือรีดต่อ แท่งหล่อดิบที่ยังไม่ผ่านกระบวนการหลังหล่อมักมีข้อบกพร่องภายใน เช่น ขนาดเกรนที่ไม่สม่ำเสมอ การแยกเซกเกรเกชันระดับมหภาค และสารประกอบเชิงโลหะที่มีทองแดงสูงเป็นแถบหรือกระจุก ซึ่งส่งผลให้สมบัติทางกลและความต้านทานการกัดกร่อนไม่เป็นที่พอใจ ได้แก่ ความเหนียวต่ำ กําลังต่ำ และสมบัติไม่สม่ำเสมอ ข้อบกพร่องบางอย่าง เช่น การแยกเซกเกรเกชันระหว่างเดนไดรต์ และเฟสเชิงโลหะทองแดงขนาดใหญ่ที่จับตัวเป็นกลุ่มหรือแถบ ถือว่าแก้ไขคืนกลับไม่ได้และไม่มีกระบวนการทางความร้อน-เชิงกลใดมาชดเชยได้

ประกาศเน้นย้ำว่าการอบให้เป็นเนื้อเดียวกัน (homogenization) หลังการหล่อแบบ direct chill casting เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อปรับแต่งสมบัติขั้นสุดท้ายของอะลูมิเนียม 2219 และช่วยให้สมบัติดีขึ้นอย่างมากเมื่อผ่านกระบวนการทางกลในลำดับต่อไป โดยพารามิเตอร์ที่ต้องปรับให้เหมาะสมสำหรับขนาดหน้าตัดของแท่งหล่อ ได้แก่ จุดหลอมเหลว ปริมาณและอัตราการละลายของเฟสยูเทคติก ขนาดแท่งหล่อ ขนาดเกรน และปริมาณทองแดง

ตามกฎการแพร่ของฟิกส์ (Fick’s laws) อะตอมทองแดงเข้มข้นจะถูกขับออกจากบริเวณขอบระหว่างเดนไดรต์ เฟสที่เหลือถูกละลายเข้าสู่เมทริกซ์และการแยกเซกเกรเกชันลดลงอย่างมาก งานวิจัยของ Wang และคณะใช้สภาวะการอบที่ 535°C นาน 10 ชั่วโมงเป็นตัวอย่าง ขณะที่เครื่องมือ XRD และ DSC มีคุณค่าสำหรับกำหนดและตรวจสอบขั้นตอนนี้ ภาพจาก SEM แสดงการเปลี่ยนแปลงของลักษณะขอบเกรนหลังการอบ 2219 ที่ผ่านการทำเป็นเนื้อเดียวกันมีโครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางกลที่เหนือกว่าอย่างชัดเจนเมื่อเทียบกับวัสดุที่ไม่ได้ผ่านกระบวนการนี้ และการเปลี่ยนรูปทางกลยังช่วยปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคอย่างมากอีกด้วย

เนื่องจากอะลูมิเนียม 2219 เป็นวัสดุสำคัญที่ใช้ในถังเชื้อเพลิงยานอวกาศและโมดูลแรงดันที่มีมนุษย์โดยสารบนสถานีอวกาศนานาชาติ การเตือนและคำแนะนำจากนาซาครั้งนี้ส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของโครงสร้างยานอวกาศในภารกิจดวงจันทร์และอวกาศซิสลูนาร์ในอนาคต โดยเฉพาะในด้านความปลอดภัยและสมรรถนะของระบบขับเคลื่อนและระบบช่วยชีวิต