اثر فرآیند اتصال نورد تجمعی بر رفتار خوردگی نانو کامپوزیتAl-nano ZrO2

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 9، دوره 9، شماره 1، خرداد 1394، صفحه 87-94   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

سینا متین¹؛ محمود پاکشیر^{* 2}؛ رضا بازرگان لاری³؛ خشایار مرشد‌بهبهانی¹

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز، دانشکدۀ مهندسی، بخش مهندسی مواد، شیراز

²دانشیار، دانشگاه شیراز، دانشکده مهندسی، بخش مهندسی مواد، شیراز

³استادیار، بخش مهندسی مواد،واحد مرودشت، دانشگاه آزاداسلامی، مرودشت

چکیده

در این تحقیق به بررسی رفتار خوردگی نانو کامپوزیت Al-nano ZrO₂ تولید شده به روش اتصال نورد تجمعی (ARB) پرداخته شده است. ورق های آلیاژ آلومینیوم با ابعاد mm  1*40*250  آنیل شده در دمای K 623 و فشار اتمسفر محیط، و پودر ZrO₂ با اندازۀ میانگین  nm40 به عنوان مادۀ اولیه استفاده گردیدند. کامپوزیت Al- nano ZrO₂ طی 5 سیکل ساخته شد. به منظور انجام آزمون های الکتروشیمیایی، نمونه های مستطیلی با ابعاد mm  1*10*10 بریده شده، به سیم مسی متصل و سپس مانت سرد گردیدند. پتانسیل مدار باز (OCP) نمونه ها پس از 24 ساعت غوطه وری در آب دریای مصنوعی (3.5wt% NaCl) اندازه گیری شد و سپس آزمون های طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و پتانسیودینامیک با نرخ روبش mV/s 1 انجام گردید. نتایج آزمون پتانسیودینامیک حاکی از کاهش دانسیتۀ جریان خوردگی با افزایش تعداد سیکل های نورد می باشد. نتایج EIS نیز بیانگر افزایش مقاومت پلاریزاسیون (R_P) با افزایش تعداد سیکل های نورد می باشد. تصاویر SEM در سیکل های 1، 3 و 5، نشان می دهد که با افزایش تعداد سیکل های نورد، توزیع یکنواختی از ذرات ZrO₂ در ماتریس آلومینیوم ایجاد می‌شود. بنابراین می توان نتیجه گیری کرد که به دلیل افزایش ضخامت و یکنواختی لایه اکسیدی در اثر افزایش سیکل های نورد، مقاومت به خوردگی این کامپوزیت افزایش یافته است. این لایۀ متراکم اکسیدی، در نتیجۀ توزیع یکنواخت ذرات نانو ZrO₂ در ماتریس می‌باشد که به افزایش مقاومت به خوردگی کامپوزیت کمک می‌کند.

کلیدواژه‌ها

اتصال نورد تجمعی؛ نانو کامپوزیت؛ پلاریزاسیون پتانسیودینامیک؛ طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی

مراجع

[1]      م. حبیب نژادکواریم، نانومواد، تهران، انتشارات تهران فراندیش، 1386.

[2]     Y. Saito, N. Tsuji, H. Utsunomiya, T. Sakai&  R. G. Hong, “ultra-fne grained bulk aluminum produced by accumulative roll bonding process ”, ScriptaMaterialia, Vol. 39 , pp. 1221-1227, 1998.

 [3]     Y. Saito, H. Utsunomiya, N. Tsuji&  T. Sakai, “Novel ultra-high straining process for bulk materials development of the accumulative roll bonding (ARB) process ”, Acta Mater, Vol. 4, No. 2, pp. 579-583, 1999.

 [4]     R. Song, D. Ponge, D. Raabe, J. G. Speer&  D. K. Matlock, “Overview of processing,Overview of processing, microstructure and mechanical properties of ultrafine grainedbccsteels ”, Materials Science and Engineering A, Vol. 441, pp. 1-17, 2006.

 [5]     M. R. Rezaei, M. R. Toroghinejad&  F. Ashrafizadeh, “Effects of ARB and ageing processeson mechanical properties and microstructure of 6061 aluminum alloy ” , Journal of MaterialsProcessing Technology, Vol. 211, pp. 1148-1190, 2011.

 [6]     R. Jamaati, S. Amirkhanlou, M. R. Toroghinejad&  B. Niroumand, “Significant improvement of semi-solid microstructure and mechanical properties of A356 alloy byARB process”, Materials Science and Engineering A, Vol. 528, pp.2495-2501, 2011.

 [7]     B.L. Li, N. Tsuji, N. Kamikawa, "Microstructure homogeneity in various metallicmaterials heavily deformed by accumulative roll-bonding " , Materials Science andEngineering A, Vol. 423, pp. 331-342, 2006.

 [8]     B. Beausir, J. Scharnweber, J. Jaschinskib, H. G. Brokmer, C. G. Oertel&  W. Skrotzki, “Plastic anisotropy of ultrafine grained aluminium alloys produced by accumulative rollbonding”, Materials Science and Engineering A, Vol. 527, pp.3271-3278, 2010.

 [9]     Ch. Kwan, Zh. Wang&  S. B. Kang, “Mechanical behavior and microstructural evolutionupon annealing of the accumulative roll-bonding (ARB) processed Al alloy 1100 ” ,Materials Science and Engineering A, Vol. 480, pp. 148-159, 2008.

 

[10]  H. Pirgazi, A. Akbarzadeh, R. Petrov, J. Sidor&  L. Kestens, “Texture evolution of AA3003 aluminum alloy sheet produced by accumulative roll bonding”, Materials Science andEngineering A, Vol. 492, pp. 110-117, 2008.

 [11]  N. Tsuji, Y. Ito, Y. Saito & Y. Minamino, “Strength and ductility of ultrafine grainedaluminum and iron produced by ARB and annealing”, ScriptaMaterialia, Vol. 47, pp. 893-899, 2002.

 [12]  B. L. Li, N. Tsuji&  N. Kamikawa, “Microstructure homogeneity in various metallicmaterials heavily deformed by accumulative roll-bonding”, Materials Science andEngineering A, Vol. 423, pp. 331-342, 2006.

 [13]  S. Dan, M. Ai-bin, J. Jing-hua, L. Pin-hua&  Y. Dong-hui, “Corrosion behavior of ultra finegrained industrial pure Al fabricated by ECAP”, Transactions of Nonferrous MetalsSociety of China, Vol. 19, pp. 1065-1070, 2009.

 [14]  M.K. Chung, Y.S. Choi, J.G. Kima, Y.M. Kimb&  J.C Lee,“Effect of the number of ECAPpass time on the electrochemical properties of 1050 Al alloys”, Materials Science and Engineering A, Vol. 366, pp. 282-291, 2004.

 [15]  M. FadaeiNaeini, M. H. Shariat&  M. Eizadjou,“On the chloride-induced pitting of ultrafine grains 5052 aluminum alloy produced by accumulative roll bonding process”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 509, pp. 4696-4700, 2011.

 [16]  W. Wei, K. X. Wei&  Q. B. Du,“Corrosion and tensile behaviors of ultra-fine grained Al-Mn alloy produced by accumulative roll bonding”, Materials Science and Engineering A, Vol. 454-455, pp. 536-541, 2007.

 [17]  W .J. Lee&  S .I. Pyun,“Effects of sulphateionadditives on the pitting corrosion of pure aluminum in 0.01 M NaCl solution”, Electrochimica Acta, Vol. 45, pp. 1901-1910, 2000.

 [18]  E. McCafferty,“Sequence of steps in the pitting of aluminum by chloride ions”, Corrosion Science, Vol. 45, pp. 1421-1438, 2003.

 [19]  Annual book of ASTM standard,“standard practice for preparing”, cleaning and evaluation corrosion test specimens, Vol. 03.02, .2002.

 [20]  E. Darmiani, I. Danaee, M. A. Golozar&  M. R. Toroghinejad,“Corrosion investigation of Al-sic nano-composite fabricated by accumulative roll bonding (ARB) process”, Journal of Alloy and Compounds, Vol. 552, pp. 31-39, 2013.

 [21]  https://www.merck.com