اثر زمان عملیات مکانیکی سطحی تدریجی (SMAT) بر رفتار خوردگی مس خالص

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 7، دوره 9، شماره 4، اسفند 1394، صفحه 63-73   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

بهروز شایق بروجنی^{* 1}؛ احسان اکبری خراجی²

¹عضو هیات علمی/ دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد

²دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد

چکیده

عملیات مکانیکی تدریجی سطحی(SMAT) یکی از روش‌های اصلاح سطح است که دستیابی به یک لایه نانوساختار در مواد درشت‌ دانه را ممکن می‌سازد. در این روش، اصلاح ساختار سطح بوسیله تغییر شکل پلاستیکی شدید صورت می‌پذیرد. در این پژوهش تاثیر SMAT روی مقاومت به خوردگی مس خالص مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور 4 عدد نمونه از فلز مس خالص بصورت قرص‌هایی تهیه و توسط دستگاه عملیات مکانیکی تدریجی با فرکانس ارتعاش 50 هرتز و گلوله‌هایی از جنس فولاد زنگ نزن با قطر 3 میلیمتر آماده سازی گردید. اندازه دانه نمونه‌ها بوسیله پراش سنج پرتو X و مقاومت به خوردگی نمونه‌ها توسط آزمون‌های پلاریزاسیون تافل و امپدانس الکتروشیمیایی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی ریز ساختار مقطع عرضی و ساختار میکروسکوپی سطح نمونه‌ها پس از آزمون‌های خوردگی بترتیب بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) انجام گردید. نتایج پراش پرتو X حاکی ازآن بود که افزایش زمان عملیات، اندازه بلورک‌ها را کاهش می دهد. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون نشان داد که بطورکلی سرعت خوردگی متناسب با افزایش زمان عملیات سایش مکانیکی، کاهش می‌یابد. مطالعه نمودارهای بدست آمده از اندازه‌گیری‌های امپدانس الکتروشیمیایی نشان داد که با افزایش زمان عملیات، لایه سطحی ایجاد شده بعنوان عامل کاهش خوردگی عمل می‌کند. در بررسی تصاویرSEM سطوح خورده شده دیده شد که با افزایش زمان عملیات سایش مکانیکی سطح، سطوح خورده شده نسبت به نمونه شاهد دارای ظاهری یکنواخت‌تر هستند.

کلیدواژه‌ها

SMAT؛ عملیات سایش مکانیکی سطح؛ خوردگی؛ مس خالص

مراجع

[1]     L. Wagner, “Mechanical surface treatments on titanium, aluminum and magnesium alloys”, Materials Science Engineering, Vol. A263, pp. 210-216, 1999.

 

[2]     K. Dai & L. Shaw, “Comparison between shot peening and surface Nano crystallization and hardening processes”, Materials Science Engineering, Vol. A463, pp. 46-53, 2007.

 

[3]     N. R. Tao, J. Lu, b & K. Lu, “Surface Nano crystallization by Surface Mechanical Attrition Treatment”, Materials Science Forum, Vol. 579, pp. 91-108, 2008.

 

[4]     N. R. Tao, Z. B. Wang, W. P. Tong, M. L. Sui, J. Lu & K. Lu, “An investigation of surface Nano crystallization mechanism in Fe induced by surface mechanical attrition treatment”, Acta Materialia, Vol. 50, pp. 4603–4616, 2002.

 

[5]     Y. S. Zhang, Z. Han, K. Wang & K. Lu, “Friction and wear behaviors of Nano crystalline surface layer of pure copper”, Wear, Vol. 260, pp.942–948, 2006.

 

[6]     K. Lu & J. Lu, “Nanostructured surface layer on metallic materials induced by surface mechanical attrition treatment”, Materials Science and Engineering, Vol. A375–377, pp. 38–45, 2004.

 

[7]     K. Wang, N. R. Tao, G. Liu, J. Lu & K. Lu, “Plastic strain-induced grain refinement at the nanometer scale in copper”, Acta Materialia, Vol. 54, pp. 5281–5291, 2006.

 

[8]     Y. M. Wang, K. Wang, D. Pan, K. Lu, K. J. Hemker & E. Ma, “Microsample tensile testing of nanocrystalline copper”, Scripta Materialia, Vol. 48, pp. 1581–1586, 2003.

 

[9]     C. X. Huang, K. Wang, S. D. Wu, Z. F. Zhang, G. Y. Li & S. X. Li, “Deformation twinning in polycrystalline copper at room temperature and low strain rate”, Acta Materialia, Vol. 54, pp. 655–665, 2006.

 

[10] L. Huang, J. Lu & M. Troyon, “Nano-mechanical properties of nanostructured titanium prepared by SMAT”, Surface & Coatings Technology, Vol. 201, pp. 208–213, 2006.

 

[11] X. Wu, N. Tao, Y. Hong, G. Liu, B. Xu, J. Lu & K. Lu, “Strain-induced grain refinement of cobalt during surface mechanical attrition treatment”, Acta Materialia, Vol. 53, pp. 681–691, 2005.

 

[12] H. Yun-wei, D. Bo, Z. Cheng, J. Yi-rning & L. Jin, “Effect of Surface Mechanical Attrition Treatment on Corrosion Behavior of 316 Stainless Steel”, Journal of iron and steel research international, Vol. 16, pp. 68-72, 2009.

 

[13] H. W. Zhang, Z. K. Hei, G. Liu, J. Lu & K. Lu, “Formation of nanostructured surface layer on AISI 304 stainless steel by means of surface mechanical attrition treatment”, Acta Materialia, Vol. 51, pp. 1871–1881, 2003.

 

[14] K. D. Ralston, D. Fabijanic & N. Birbilis, “Effect of grain size on corrosion of high purity aluminium”, Electrochimica Acta, Vol. 56, pp. 1729-1736, 2011.

 

[15] T. Balusamy, S. Kumar & T. S. N. Narayanan, “Effect of surface nanocrystallization on the corrosion behavior of AISI 409 stainless steel”, Corrosion Science, Vol. 52, pp. 3826–3834, 2010.

 

[16] L. Yurong, L. Wanming, W. Yinghui, H. Lifeng & D. Huayun, “Treated Surface Layer with Nanocrystallines on Cu-10Ni Alloy”,Corrosion science and protection technology, Vol. 24, pp. 397- 400, 2012.

 

[17] S. Kumar, S. G. S. Raman, T. S. N. S. Narayanan & R. Gnanamoorthy, “Influence of counterbody material on fretting wear behaviour of surface mechanical attrition treated Ti–6Al–4V”, Tribology International, Vol. 57, pp. 107–114, 2013.

 

[18] S. Jelliti, C. Richard, D. Retraint, T. Roland, M. Chemkhi & C. Demangel, “Effect of surface nanocrystallization on the corrosion behavior of Ti–6Al–4V titanium alloy”, Surface & Coatings Technology, Vol. 224, pp. 82–87, 2013.

 

[19] Monshi, M. R. Foroughi & M. R. Monshi, “Modified Scherrer Equation to Estimate More Accurately Nano-Crystallite Size Using XRD”, World Journal of Nano Science and Engineering, Vol. 2, pp. 154-160, 2012.

 

[20] ASTM G3-89R99: Standard Practice for Conventions Applicable to Electrochemical Measurements in Corrosion Testing.

 

[21] F. kargar, M. laleh, T. shahrabi & A. S. rouhaghdam, “effect of treatment time on characterization and properties of nanocrystalline surface layer in copper induced by surface mechanical attrition treatment”, Bulletin Material Science, Vol. 37, pp. 1087–1094, 2014.

 

[22] W. Li, L. Hu, S. Zhang & B. Hou, “Effect of two fungicides on the corrosion resistance of copper in 3.5% NaCl solution under various conditions”, corrosion science, Vol. 53, pp. 735-745, 2011.

 

[23] H. Miyamoto, K. Harada, T. Mimaki, A. Vinogradov & S. Hashimoto, “Corrosion of ultra-fine grained copper fabricated by equal-channel angular pressing”, corrosion science, Vol. 50, pp. 1215-1220, 2008.

 

[24] C. Criado, P. Gala´n-Montenegro, P. Vela´squez & J.R. Ramos-Barrado, “Diffusion with general boundary conditions in electrochemical systems”, Journal of Electroanalytical Chemistry, Vol. 488, pp. 59–63, 2000.