Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh,Mohmmad ali Golozar
سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما) محمدعلي گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saghar Fooladimahani
ساغر فولادي ماهاني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Effect of heat treatment on fatigue and corrosion behavior of cast nickel aluminium bronze
In this research, the effects of annealing and ageing processes on mechanical properties of cast nickel aluminum bronze were studied. In addition, since this alloy has marine applications, corrosion behavior in sodium chloride solution and sea water (prepared from Persian Gulf) were investigated. For this purpose, the mechanical properties of nickel aluminum bronze specimens before and after heat treatment were tested by Vickers hardness, tensile and bending fatigue and corrosion behavior was studied through electrochemical techniques (potentiodynamic polarization and cyclic polarization). Observation of microstructure and fracture surfaces after tensile and fatigue tests showed that the alloy had pores in the structure, caused by casting shrinkage, that were disadvantageous to alloy fracture strength. The effect of porosity on the strength of as-cast and aged nickel aluminum bronze was evaluated by experimental data and application of a correction model; an effective area was defined as the total cross sectional area minus the projected area of porosity obtained by fractography. Then, fatigue and tensile strengths of the specimens were calculated based on the effective area; the effective strength of the alloy proved much higher than the strength obtained in fatigue and tensile tests. In addition, effective strength followed the same trend of variations as hardness in the ageing process. It was concluded that effective strength could be an appropriate reference value when considering the mechanical properties of such casting alloys and to study the role of age hardening treatment. Ageing process improved tensile strength and fatigue strength by 20% and 60%, respectively. Results of corrosion tests revealed selective corrosion and pitting as the dominant mechanisms in this alloy. Potentiodynamic polarization experiments proved that annealing enhanced the pitting potential. However, annealing process at 670°C reduced the chance of forming local galvanic cells, which might exist between different phases and improved the corrosion resistance of the alloy. The as-cast and annealed specimens displayed the least and the highest corrosion resistance, respectively; the aged specimens indicated a moderate corrosion behavior. Keywords: nickel aluminum bronze, age hardening, corrosion, fatigue strength
چکيده در پژوهش حاضر اثر فرايندهاي عمليات?حرارتي آنيل و رسوب سختي بر رفتار خستگي برنز آلومينيوم نيکل?دار ريختگي مورد مطالعه قرار گرفته?است. علاوه بر اين، به دليل کاربرد اين آلياژ در محيط?هاي دريايي رفتار خوردگي در دو محلول 5/3 درصد سديم کلريد و آب درياي خليج فارس نيز بررسي و مقايسه شد. به اين منظور خواص مکانيکي نمونه?هاي برنز آلومينيوم نيکل?دار قبل و بعد از عمليات?حرارتي توسط آزمون?هاي سختي سنجي به روش ويکرز، کشش تک محوري، خستگي خمشي چرخشي چهار نقطه?اي و رفتار خوردگي به کمک آزمون?هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميک و سيکلي تعيين گرديد. بررسي سطوح شکست پس از آزمون?هاي کشش و خستگي در کنار متالوگرافي ريزساختار نشان دادند در ساختار ريختگي آلياژ حفره?هاي ناشي از انقباض وجود دارد. وجود اين حفره?ها به طور مستقيم بر خواص مکانيکي و رفتار خوردگي تاثيرگذار است؛ اين تاثير به صورت کاهش استحکام و پراکندگي در نتايج آزمايشگاهي ظاهرشد. تصاوير ميکروسکوپي نوري از مقاطع عمود بر سطح شکست نمونه?ها پس از آزمون?هاي مکانيکي نشان داد تجمع حفره?ها زير سطح شکست بيشتر از ساير مناطق در راستاي طول سنجه نمونه?ها است. جهت تعيين درصد و مساحت حفره?ها در بخش متخلخل سطح شکست از تصاوير ميکروسکوپي الکتروني روبشي و نرم?افزار آناليز تصوير استفاده شد. سپس استحکام خستگي و کششي بر اساس سطح موثر نمونه?ها محاسبه گرديد. رسم منحني S-N براي نتايج آزمون خستگي با استحکام موثر محاسبه شده، به عيوب ريخته?گري وابستگي کمتري داشت و شاخص واقعي?تري از استحکام آلياژ ارائه داد. در آزمون کشش نيز حذف اثر حفره?ها سبب شد تا بتوان اثرتغيير ريزساختار با عمليات?حرارتي را بر خواص کششي آلياژ مشاهده نمود. مقايسه نتايج استحکام کششي و خستگي پس از اصلاح داده?ها نشان داد پس از عمليات رسوب سختي، استحکام کششي و خستگي به ترتيب 20 و 60 درصد بهبود مي يابند. نتايج حاصل از آزمون?هاي خوردگي نشان دادند آلياژ مستعد به خوردگي حفره?اي است. عمليات آنيل در دماي 670 درجه سانتيگراد با کاهش احتمال تشکيل سلول‌هاي‌ گالوانيک بين فاز‌هاي موجود در ريزساختار، مقاومت به خوردگي را افزايش داد. در مقابل، حفره‌هاي موجود در ساختار ريختگي با تشديد خوردگي انتخابي، سبب کاهش مقاومت به خوردگي آلياژ شدند. در مجموع، کمترين مقاومت به خوردگي در حالت ريختگي (بدون عمليات حرارتي) و بيشترين مقاومت خوردگي در نمونه هاي آنيل شده حاصل شد. کلمات کليدي: برنز آلومينيوم نيکل ? دار، عمليات حرارتي، خوردگي، خستگي .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی