فهرست مطالب

مجله علوم و مهندسی خوردگی
سال هفتم شماره 2 (پیاپی 24، تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/06/30
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی شانقی *، سجاد قاسمی، هادی مرادی صفحه 7

    آلیاژ های آلومینیوم7075به دلیل دارا بودناستحکام بالا، چکش خواری، چقرمگی و مقاومت خستگی خوب به طور گسترده در صنایع استفاده می شوند. پوشش های چند لایه ی نیتریدی ایجاد شده توسط رسوب فیزیکی بخار (PVD) روند خوبیدر بهبود مقاومت به خوردگی نشان داده اند. در این مقاله پوشش های چندلایه ی تیتانیوم/ نیترید تیتانیوم با تعداد 6 لایه توسط کند و پاشش مگنترونی خلا بالا بر روی زیر لایه ی آلومینیوم 7075 انباشته شدند. با استفاده از روش هایGIXRD، FESEM و AFM به ترتیب رفتار فازی، ساختاری و مورفولوژیپوشش ارزیابی شد، همچنین رفتار خوردگی پوشش با استفاده از امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5/3 درصد نمک طعام مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر همگنی، یکنواختی و ساختار ستونی پوشش نیترید تیتانیوم، همراه با افزایش تقریبا 20 برابری مقاومت انتفال بار نسبت به آلومینیوم بدون پوشش و عدم ایجاد حفره در زیر لایه نمونه پوشش داده شدهپس از 72 ساعت غوطه وری است.

    کلیدواژگان: آلومینیوم 7075، پوشش های چند لایه تیتانیوم، نیترید تیتانیوم، کند و پاشش مگنترونی خلاء بالا، امپدانس الکتروشیمیایی
  • رضا کریمیان، محمود حاجی صفری * صفحه 8

    در این پژوهش با انجام آزمون خوردگی خستگی مطابق با استاندارد چرخشی خمشی بر روی نمونه های مختلف، خواص خوردگی خستگی آلیاژ آلومینیم 5T-6063 مورد بررسی قرار گرفت و نتایج با داده های حاصل از آزمون خستگی در هوا بر روی نمونه های مشابه مقایسه گردید. مطابق با نتایج، فرآیند ساچمه زنی بطور قابل ملاحظه ای منجر به افزایش عمر خستگی آلیاژ می گردد، اما از سوی دیگر همزمان شدن حضور محیط خورنده و بار گذاری تناوبی کاهش چشمگیر عمر خستگی آلیاژ را در پی داشت. مطالعات بیشتر نشان داد ترک های خستگی هم از سطح و هم از داخل نمونه جوانه زنی و اشاعه پیدا می کنند، اما در نمونه های ساچمه زنی شده این ترک ها در عمقی از سطح جوانه زده و اشاعه می نمایند. این ترک ها در حین پیشروی پس از برخورد با ناخالصی ها و رسوباتی نظیر Mg2Si از مسیر خود منحرف و یا منشعب می شوند. بررسی های ریز ساختاری بر روی سطوح شکست ناشی از خوردگی خستگی، رفتار تردی هیدروژن در آلیاژ را نشان می دهد. همچنین علاوه بر وجود تفاوت های اساسی در شکل ظاهری سطوح شکست، ابعاد و نحوه اشاعه ترک خستگی در آزمون خوردگی خستگی کاملا با ترک های ایجاد شده در آزمون خستگی متفاوت می باشد.

    کلیدواژگان: آلومینیم 6063، T5، ساچمه زنی، خوردگی خستگی، جوانه زنی ترک، شکست نگاری
  • مریم مولایی، آرش فتاح الحسینی*، سید امید گشتی صفحه 9

    در این مطالعه اثر زمان انجام فرایند پوشش‏دهی بر ریزساختار سطح و رفتار خوردگی پوشش‏های حاصل از فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) روی زیرلایه تیتانیوم خالص بررسی شد. فرایندهای پوشش‏دهی در حمام پایه آلومیناتی و در شرایط یکسان ولتاژ ثابت 420 ولت و در سه زمان مختلف 180، 240 و 300 ثانیه انجام شدند. با مطالعه ریزساختار سطح پوشش‏ها مشخص شد که پوشش تشکیل‏شده در مدت زمان 180 ثانیه دارای ساختاری متراکم‏تر و یکنواخت‏تر همراه با حفرات سطحی ریزتر و تخلخل کم‏تری بود. الگوی پراش پرتو ایکس پوشش حاصل نشان داد که این پوشش از فازهای اکسیدی‏تیتانیوم (روتیل و آناتاز) وTiAl2O5 تشکیل شده بود. هم‏چنین بررسی رفتار خوردگی پوشش‏ها توسط آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول خورنده کلرید‏سدیم 5/3 درصد وزنی نشان داد که پوشش تشکیل‏شده در مدت زمان 180 ثانیه دارای نجیب‏ترین پتانسیل خوردگی و کم‏ترین چگالی جریان خوردگی و در نتیجه بهترین مقاومت به خوردگی بود.

    کلیدواژگان: تیتانیوم، اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO)، حمام پوشش دهی آلومیناتی، روتیل، آناتاز، خوردگی
  • پرویز احمدی، علی اصغر سرابی * صفحه 19

    در این پژوهش، پوشش تبدیلی برپایه تیتانیوم/زیرکونیوم بر روی زمینه آلیاژ آلومینیوم 2024 اعمال گردید. تاثیر مهم ترین پارامترهای فرآیندی از جمله pH (3،4،5)، زمان غوطه وری(1،3،5 دقیقه) و غلظت اسید های مورد استفاده(10،5،1 گرم بر لیتر) بر رفتار مقاومت به خوردگی و ریخت شناسی پوشش حاصل ارزیابی شده است. نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون(DC) و طیف سنجی الکتروشمیایی (EIS) نشان داد که رفتار مقاومت به خوردگی پوشش تبدیلی حاصل در 1 گرم بر لیتر از هر دو اسید (هگزافلوروزیرکونیک اسید، هگزافلوزوتیتانیک اسید)، pH برابر 4 و زمان غوطه وری 3 دقیقه بیشترین میزان مقاومت به خوردگی را دارا می باشد(امپدانس در فرکانس پایین: 6/4 کیلو اهم سانتی متر مربع، چگالی جریان خوردگی: 6/6 میکروآمپر بر سانتی متر مربع) و افزایش مقاومت قابل ملاحظه ای نسبت به آلومینیوم بدون پوشش دارد(امپدانس در فرکانس پایین: 6/1 کیلو اهم سانتی متر مربع، چگالی جریان خوردگی: 27 میکروآمپر بر سانتی متر مربع). میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی و تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی تشکیل پوشش تبدیلی یکنواخت تیتانیوم/زیرکونیوم را بر روی سطح آلومینیوم 2024 نشان می دهد.

    کلیدواژگان: پوشش تبدیلی تیتانیوم، زیرکونیوم - طیفن سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی - میکروسکوپ نیروی اتمی
  • مصطفی امیرجان، منصور بزرگ، تقی شهرابی فراهانی * صفحه 29

    با توجه به خاصیت غیر خطی فرآیند خوردگی، استفاده از روش های جدید جهت پیش بینی این فرآیند در حال گسترش است. مدل شبکه عصبی مصنوعی ابزاری جهت پیش بینی مقادیر مجهول در محدوده آزمایش نشده متغیرها، با دقت بالا می باشد. در این رهیافت با در دست داشتن تعداد محدودی از داده های ورودی، خروجی مطلوب با دقت بسیار خوبی پیش بینی می شود. در این مقاله، ابتدا با بکارگیری روش امپدانس الکتروشیمیایی اثر زمان ماندگاری، شرایط هیدرودینامیک و دما بر عملکرد بازدارندگی 7-هیدروکسی فنوکسازون روی خوردگی فولاد در محیط اسیدکلریدریک یک مولار مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه پارامترهای متغیر تجربی شامل غلظت، زمان ماندگاری، دما و سرعت چرخش به عنوان متغیرهای ورودی و بازدهی بازدارندگی خوردگی به عنوان خروجی مدل شبکه عصبی در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد، با افزایش زمان ماندگاری تا 8 ساعت مقاومت پلاریزاسیون در غلظت ppm100 از این ماده، از 1660 به 2260 اهم سانتی متر مربع افزایش یافته و بازدهی به 91 درصد رسیده است. همچنین، بازدهی این ماده با افزایش سرعت چرخش نمونه تا rpm 500 و افزایش دمای محلول تا 55 درجه سانتی گراد، از %6/86 به ترتیب به 24 و 60 درصد تقلیل یافت. نتایج پیش بینی شبکه عصبی توافق خوبی با داده های تجربی نشان داده و مقادیر آموزش یافته شبکه عصبی مصنوعی با خطای میانگین کمتر از 1% میزان بازدارندگی را پیش-بینی نمودند.

    کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، بازدارندگی، 7- هیدروکسی فنوکسازون، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
  • اسمعیل اکبری نژاد صفحه 43

    سنتز پلی آنیلین و نانوکامپوزیت پلی آنیلین-کلی در محیط دی اکسیدکربن فوق بحرانی انجام شد. از روش های تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه(FTIR) به ترتیب برای بررسی مورفولوژی و تعیین ساختار شیمیایی نمونه های سنتز شده استفاده شد. پلی آنیلین و نانوکامپوزیت پلی آنیلین-کلی سنتز شده به عنوان بازدارنده خوردگی زیست سازگار به منظورکاهش نرخ خوردگی فولاد ساده ی کربنی در محیط هیدروکلریک اسید استفاده شد. برای این منظور، پلی آنیلین و نانو کامپوزیت پلی آنیلین-کلی به صورت جداگانه به محلول آبی نیم مولار هیدروکلریک اسید افزوده شد و خوردگی کربن استیل غوطه ور در محلول حاصل، به کمک روش های پلاریزاسیون تافل و اسپکتروسکوپی امپدانس الکتروشیمیایی(EIS) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون های الکتروشیمیایی نشان داد که نانوکامپوزیت پلی آنیلین-کلی به دلیل خواص ضد خوردگی پلی آنیلین و خواص سدگری ذرات نانو کلی دارای عملکرد ضد خوردگی مناسب بوده و استفاده از آن باعث کاهش نرخ خوردگی فولاد در محیط هیدروکلریک اسید به میزان بیشتر از 60 درصد شده است.

    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت، پلی آنیلین-کلی، فولاد، هیدروکلریک اسید، بازدارنده زیست سازگار
  • نجمه عظیم زاده*، سید محمد موسوی خویی، میلاد رضایی صفحه 59

    در این تحقیق پوشش های آلومینایی بر روی دو آلیاژ آلومینیوم Al2024 و Al6061 با استفاده از روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما (PEO) اعمال شده و تاثیر زیرلایه ی آلومینیومی و ولتاژ اعمالی بر خواص نهایی پوشش بررسی گردید. از میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس برای مطالعه ساختار پوشش استفاده شد و آزمون های ریزسختی و خوردگی نیز برای بررسی خواص نهایی پوشش به کار گرفته شدند. نتایج آزمون ها نشان داد که با افزایش ولتاژ اعمالی مقدار فاز آلومینای آلفا در پوشش برای هر دو آلیاژ بیشتر می شود، اما این مقدار افزایش برای Al2024 با شیب کندتری صورت می گیرد. به طور کلی مقدار فاز آلومینای آلفا در پوشش Al2024 کمتر از پوشش های Al6061 است. وجود عناصر آلیاژی بیشتر در Al2024 سبب می شود تا پوشش آن نیز حاوی یون های آلیاژی بیشتری باشد که در این حالت از استحاله ی فاز گاما به آلفا جلوگیری می شود. همچنین مقاومت خوردگی نمونه هایی که با ولتاژ اعمالی 400 و 425 ولت پوشش داده شده اند به ترتیب بر روی نمونه های Al6061 و Al2024 بالاترین مقدار بوده است و پتانسیل خوردگی برای آنها به ترتیب 549/0- و 571/0- ولت اندازه گیری شده است. نتایج آزمون خوردگی همچنین نشان می دهد حضور 67 تا 68 درصد فاز آلومینا در پوشش سبب مقاومت خوردگی بهینه می شود. نتایج سختی سنجی نیز نشان می دهد که بیشینه مقدار سختی در نمونه هایی که با 450 ولت پوشش داده شده اند، حاصل گردیده به طوری که مقدار آن برای دو نمونه ی Al2024 و Al6061 به ترتیب 1360 و 1475 ویکرز بوده است.

    کلیدواژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما، آلومینیوم، خوردگی، α-Al2O3، γ-Al2O3
|
  • A. Shanaghi*, S. Ghasemi, H. Moradi Page 7

    7075 aluminum alloys are widely used in industry, due to their properties such as specific strength and good fatigue resistance. The nitride multilayer coating, which applied by physical vapor deposition (PVD) process have shown good improvement in abrasive resistance, but their columnar structure led to decreasing corrosion resistance behaviors. In this paper, multilayer coatings of Ti/TiN with 6 layers applied on Al 7075 as a substrate by high vacuum magnetron sputtering. Then GIXRD, FESEM and AFM were used to assessed phase behavior, structure and morphology of the coating, respectively. As well as the corrosion behavior of coating was investigated by using electrochemical impedance in simulated body fluid such as Ringer’s solution at 37 ºC. The results show production of homogeneity and uniformity multilayer coating, with cutting the column structure of titanium nitride, which increasing the charge transfer resistance by 56 times compared with Al 7075 and also no pitting was seen at the coated samples after 72 hours of immersion, with enhancing of corrosion resistance by 284 % compare to 48 h of immersion.

    Keywords: Al 7075, Multilayer Ti, TiN, High vacuum magnetron sputtering, Electrochemical Impedance
  • R. Karimian, M. Hajisafari* Page 8

    In the current study corrosion fatigue properties of 6063-T5 alloy were studied via standard test methods and the results were compared with the fatigue properties of the specimens at the same conditions. Results revealed that shot peening process caused a considerable increase on fatigue life of alloy. But on the other hand that presence of an aggressive environment around the alloy concurrent with applying a cyclic stress, Significantly reduced the fatigue life of the alloy. Further studies showed that the fatigue cracks initiate and propagate both from specimen external surface and internal bulk, while in shot peened specimens, these cracks initiate from underneath external surface. Furthermore, in propagation step, these cracks experience an evidence deviation from their expected direction or branch formation in case of facing to an impurity, phase or precipitation i.e. Mg 2Si. microstructural studies on Corrosion Fatigue fracture surfaces showed the occurrence of hydrogen embrittlement phenomenon. Furthermore, there was a significant different between the fatigue fracture surfaces compare to corrosion fatigue fracture surface. Dimensions, and crack propagation of fatigue specimens were completely different from corrosion fatigue cracks.

    Keywords: Aluminum 6063-T5, Shot Peening, Corrosion Fatigue, Crack Initiation, Fractography
  • M. Molaie, A. Fattah-Alhosseini*, S. O. Gashti Page 9

    In this study, the effect of processing time on microstructure and corrosion behavior of coatings fabricated by plasma electrolytic oxidation (PEO) on pure titanium substrate was investigated. All PEO processes were performed in aluminate based electrolyte and under constant applied voltage (420 V) and at three times (180, 240 and 300 s). By studying the surface morphology of coatings, it was found that the coating formed at 180 s had the most compact and uniform structure with smallest micropores and the least porosity. The XRD pattern of this coating showed that the coating is composed of rutile, anatase and TiAl2O5 phases. Also, studying the corrosion behavior of coatings with potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests in 3.5 wt.% NaCl solution proved that the coating formed at 180 s exhibited the most noble corrosion potential, the lowest corrosion current density and the most polarization resistance and so the best corrosion resistance among all samples.

    Keywords: Titanium, Plasma Electrolytic Oxidation (PEO), Aluminate electrolyte, Rutile, Anatase, Corrosion
  • P. Ahmadi, A. A. Sarabi* Page 19

    In this research, the anti-corrosion resistance of titanium/zirconium based conversion coating on Al-2024 substrate was investigated. Ti/Zr solution practical parameters such as acids concentrations(1, 5, 10 g/lit) solution pH (3, 4, 5), and immersion time (1, 3, 5 min) were optimized Obtained result from DC (Direct polarization) and EIS (Electrochemical Impedance Spectroscopy) revealed that Ti/Zr conversion coating with the acid concentration of 1 g/lit for both H2ZrF6 and H2TiF6 solution pH equal to 4 and immersion time of 3min had the highest anti-corrosion performance. Corrosion current density and low frequency impedance values for untreated substrate are 48.1 μA/cm2 and 1439 ohm.cm2 respectively. These values for optimized Ti/ Zr conversion coating are 6.1 μA/cm2 and 4206 ohm.cm2. Also, field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and atomic force microscope (AFM) images indicated the presence of fine and compact particles on the surface of Ti/Zr treated substrate

    Keywords: Corrosion, Titanium, Zirconium Conversion Coating, Electrochemical impedance spectroscopy, Field emission scanning electron microscope, Atomic force microscope
  • M.Amirjan, M.Bozorg, T. Shahrabi Farahani* Page 29

    Artificial neural network model is a high precision predictive tool for unknown values without performing the related experiments. It can be developed and utilized for prediction of nonlinear corrosion processes. In this way, owning a numer of input values, the output can predicted, exactely. In present work, first, the effect of holding time, hydrodynamic conditions and temperature were investigated on the inhibiting efficiency of 7-Hydroxyphenoxazone on steel corrosion in 1.0M HCl solution by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Then, the experimental variables such as concentration, immersion time, and hydrodynamic condition were taken as the input values and the corrosion inhibiting efficiency as the output value of artificial neural network model. Results showed that by increasing immersion time up to 8 hours, with 100ppm of 7-Hydroxyphenoxazone, the polarization resitance increases from 1660 to 2260 Ωcm2 and inhibition efficiency reaches to 91%. Also, by increasing rotational speed up to 500 rpm and temperature up to 550C, the inhibition efficiency decreases from 86.6% to 24% and 60%, respectively. The prediction results of artificial neural network indicated the good agreement with experimental data and the trained values of artificial neural network predicted the inhibiting efficiency values with average error less than 1%.

    Keywords: Artificial Neural Network, Inhibitive Behavior, 7-Hydroxyphenoxazone, electrochemical impedance spectroscopy
  • E. Akbarinezhad Page 43

    Polyaniline and polyaniline-clay nanocomposite were synthesized in supercritical carbon dioxide medium. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used to determine the morphology and chemical structure of the synthesized samples, respectively. Synthesized polyaniline and polyaniline-clay nanocomposites were used as biocompatible corrosion inhibitor to reduce the corrosion rate of carbon steel in hydrochloric acid solution. For this purpose, polyaniline and polyaniline-clay nanocomposite was individually added to a 0.5 M hydrochloric acid solution and corrosion of carbon steel immersed in the solution, was evaluated using electrochemical impedance spectroscopy technique (EIS) and Tafel polarization. Tafel polarization results confirmed the corrosion rate reduction from 15 mm/ year to 6 mm/year in the presence of polyaniline-clay nanocomposite. Based on EIS Results the polarization resistance increased from 11 ohm.cm2 to 36 ohm.cm2 when polyaniline-clay nanocomposite was added to the acidic solution, and these results confirmed the reduction of corrosion rate at a rate higher than 60 percent.

    Keywords: Nanocomposite, Polyaniline-clay, Steel, Hydrochloric acid, Biocompatible inhibitor, Electrochemicalimpedance spectroscopy (EIS), Polarization
  • N. Azimzadeh*, S. M. Mousavi Khoei, M. Rezaei Page 59

    In this study, alumina was coated on Al2024 and Al6061 using plasma electrolytic oxidation method and the effects of Al substrate and applied voltage on the properties of coated samples were investigated. Scanning electron microscopy and X-ray diffraction were used to study the microstructure of coated samples and microhardness and corrosion tests were employed to evaluate the final properties of the coats. The results showed that with increase of applied voltage, α-alumina increased in the coats of both alloys however it enhanced more moderately for Al2024. Generally, the amount of α-alumina in Al2024 specimens was less than that of Al6061. The presence of more alloying elements in Al2024 led to the more metallic ions in its coat preventing the gammato- alpha alumina transition. Moreover, the highest corrosion resistance belongs to the Al2024 coated by 400 V and the Al6061 coated by 425 V and the corrosion potential values for them were measured -0.571 V and -0.549 V, respectively. The corrosion test also indicated that 67-68% α-alumina in the coatings can lead to the highest corrosion resistance. The microhardness test indicated that the maximum hardness value belongs to the samples coated by 450 V so that the values for the Al2024 and Al6061 coats were 1360 and 1475 Vickers, respectively.

    Keywords: plasma electrolytic oxidation, aluminum, corrosion, α-Al2O3, γ-Al2O3