عنوان پایان‌نامه
بررسی تاثیر سرعت زاویه ای برخورد ذرات سیلیس بر رفتار رفتگی- خوردگی آلیاژ تیتانیم خالص تجاری در محلول ۳/۵ درصد وزنی NaCl
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1244;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72631
- تاریخ دفاع
- ۰۸ آذر ۱۳۹۴
- دانشجو
- نگار خیاطان
- استاد راهنما
- حمیدرضا قاسمی منفردراد
- چکیده
- هدف از پژوهش حاضر، بررسی تأثیر سرعت و زاویه ی برخورد ذرات ساینده بر رفتار رفتگی و رفتگی-خوردگی تیتانیم خالص تجاری است. بدین منظور، آزمون های رفتگی-خوردگی با استفاده از دستگاه جت برخوردی، در محلول NaCl %5/3 حاوی g/l 60 ذرات ساینده¬ی SiO2 با اندازه ی µm 500-250 در سه سرعت 4، 6 و 9 متر برثانیه و در زوایای برخورد 90-20 درجه انجام شدند. آزمون های رفتگی خالص نیز در شرایط مشابه و با اعمال پتانسیل 1- ولت به نمونه ها جهت حفاظت کاتدی اجرا شدند. رفتار خوردگی نمونه در حالت ساکن و حین رفتگی-خوردگی با روش های الکتروشیمیایی پلاریزاسیون و امپدانس مطالعه شد و پارامترهای هم افزایی بین رفتگی و خوردگی محاسبه شدند. سطوح رفتگی و رفتگی-خوردگی نمونه ها در شرایط مختلف با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد بررسی قرار گرفت و زبری آن ها نیز با دستگاه زبری سنج اندازه-گیری شد. منحنی های پلاریزاسیون و امپدانس الکتروشیمیایی در محلول ساکن %5/3 NaCl بیان گر تشکیل لایه ی پسیو بر سطح تیتانیم بودند. این منحنی ها در شرایط رفتگی-خوردگی نشان دهنده ی تأثیر زیاد ذرات ساینده در تخریب لایه ی پسیو و افزایش نرخ خوردگی تا 6200 برابر حالت ساکن در سرعت برخورد m/s 9 بودند. آزمون های پلاریزاسیون و امپدانس الکتروشیمیایی حین رفتگی-خوردگی نشان دادند که در تمامی سرعتها، با افزایش زاویه ی برخورد از 20 تا 40 درجه نرخ خوردگی افزایش می یابد، در زوایای 60-40 درجه تفاوت چندانی نمی کند و در زاویه ی °90 کاهش می یابد. افزایش نرخ خوردگی با افزایش زاویه به افزایش فرکانس برخورد و تنش نرمال ذرات و در پی آن افزایش کارسختی و زبری سطح نسبت داده شد. کاهش نرخ خوردگی در زاویه ی برخورد °90 به برداشت کم تر محصولات خوردگی در اثر برخورد ذرات به دلیل عدم وجود مؤلفه ی برشی تنش و همچنین تشکیل لایه ی اکسیدی بادوام تر بر روی سطح کارسخت شده نسبت داده شد که نتایج آنالیز EDS نیز مؤید آن بود. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش سرعت و در نتیجه افزایش انرژی و فرکانس برخورد، نرخ رفتگی، خوردگی و رفتگی-خوردگی افزایش می یابد. به علاوه، مشخص شد که خوردگی الکتروشیمیایی خالص علی رغم سهم ناچیز از هدررفت ماده، می تواند با تأثیر بر رفتگی مکانیکی نقش عمده ای در تخریب آن بازی می کند؛ به طوری که در سرعت برخورد m/s 4 تأثیر خوردگی بر رفتگی می تواند تا حدود %80 نرخ رفتگی-خوردگی را نسبت به رفتگی خالص افزایش دهد. این در حالی است که در سرعت m/s 6 این مقدار نزدیک به صفر درصد و در سرعت m/s 9 به حدود %14 می رسد. کلمات کلیدی: رفتگی-خوردگی، تیتانیم خالص تجاری، اثر هم افزایی.
- Abstract
- The effects of impact velocity and impingement angle on the erosion and erosion-corrosion behaviors of commercially pure (CP) titanium were investigated. The erosion-corrosion tests were carried out using a slurry impingement rig at jet velocities of 4, 6, and 9 m/s and impingement angles of 20-90° in 3.5 wt.% NaCl solution containing 60 g/l SiO2 with average size of 250-500 ?m as eroding particles. The pure erosion tests were performed using an applied cathodic potential. The corrosion behavior of CP-Ti alloy in both stagnant and erosion-corrosion conditions were studied using polarization and electrochemical impedance spectroscopy techniques. The synergistic parameters between erosion and corrosion were also calculated. The eroded surfaces in various conditions were examined using scanning electron microscopy and the average surface roughness of the eroded samples was determined using a stylus profilometer. The electrochemical polarization and impedance plots showed that a passive film was formed on the surface of the alloy in the stagnant condition. The plots represented a significant effect of particles impacts on destruction of the passive film in the erosion-corrosion conditions which resulted in an increase in the corrosion rate up to 6200 times at a jet velocity of 9 m/s compared to stagnant condition. The results indicated that the corrosion rate was increased by increasing the impingement angle from 20° to 40° at all jet velocities during erosion-corrosion. Further increase in impingement angle from 40 to 60° caused no significant change in the corrosion rate followed by a decrease in the corrosion rate at impingement angle of 90°. The increase in the corrosion rates by increasing the impingement angle could be due to the higher frequency and normal stress of the particle impacts resulting in a higher work hardening and average roughness of the eroded surfaces. The decrease in the corrosion rate at impingement angle of 90° was attributed to the formation of a thicker film on the work hardened surface which was confirmed by EDS results. The results also showed that an increase in the jet velocity could increase the corrosion, erosion and erosion-corrosion rates due to the higher energy and frequency of the impacts at higher jet velocities. It was found that despite of negligible weight loss due to the corrosion; corrosion could significantly increase the erosion-corrosion rate by affecting the mechanical erosion. The effect of corrosion on erosion could increase the erosion-corrosion rate up to about 80% at a jet velocity of 4 m/s as compared with pure erosion. However, this value reached about zero percent and 14% at jet velocities of 6 and 9 m/s, respectively. keywords: Erosion-corrosion, commercially pure (CP) titanium, synergistic effect.
