اثر فرآیند اتصال نورد تجمعی بر رفتار خوردگی نانو کامپوزیتAl-nano ZrO2
الموضوعات :سینا متین 1 , محمود پاکشیر 2 , رضا بازرگان لاری 3 , خشایار مرشد‌بهبهانی 4
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز، دانشکدۀ مهندسی، بخش مهندسی مواد، شیراز
2 - دانشیار، دانشگاه شیراز، دانشکده مهندسی، بخش مهندسی مواد، شیراز
3 - استادیار، بخش مهندسی مواد،واحد مرودشت، دانشگاه آزاداسلامی، مرودشت
4 - دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز، دانشکدۀ مهندسی، بخش مهندسی مواد، شیراز
الکلمات المفتاحية: اتصال نورد تجمعی, نانو کامپوزیت, پلاریزاسیون پتانسیودینامیک, طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی,
ملخص المقالة :
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 (RP) 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.
[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
