Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Atapoor,Mehdi Ahmadian
مسعود عطاپور (استاد راهنما) مهدی احمدیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Davood Parvareshfar
داود پرورش فر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Corrosion behavior of WC-Ni3Al-B composites in aqueous media
: According to desirable mechanical properties and also resistance to corrosion and oxidation, carbides cemented by iron or nickel aluminides have been considered as potential alternatives for WC-Co hardmetals. The addition of boron as an interstitial element to the matrix composition of these composites, provides good ductility and fracture toughness. According to the service situation of cutting, drilling and machining tools fabricated by these materials, the resistance to corrosion in aqueous media is one of the important properties. Thus in present study, corrosion behavior of uniaxial hot-pressed WC-40vol%Ni 3 Al aluminide matrix composites with different amounts of boron additive were investigated in sulfuric acid and hydrochloric acid solutions and compared. For this purpose, general electrochemical tests including electrochemical impedance spectroscopy, potentiodynamic polarization and chronoamperometry were used. In addition, to determine the corrosion mechanism and to compare the amounts of dissolved ions in different potentials, the solutions were analyzed by means of inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES). According to EIS results, the behavior of composite specimens/solution interface, was simulate by an equivalent electric circuit.The shape of both bode and nyquist plots and also impedance values of constant phase element (CPE) in the open circuit potential revealed that the composite specimens were in active corrosion situation. Polarization behavior of composites was almost similar qualitatively and included active, pseudo-passive and trans-passive regions. According to the results of chemical analyzes of solutions and based on the scanning electron microscopy micrographs from the surface of corroded specimens, the corrosion mechanism in the active region was leaching of nickel and aluminum elements from the binder phase. However, the specimens showed an active corrosion behavior in hydrochloric acid and the transition from active to pseudo-passive behavior was not seen. The presence of nickel and aluminum elements in the binder composition of composite improved the corrosion resistance in comparison to WC-Co hardmetals in acid solutions. Keywords: corrosion, aluminide matrix composites, intermetallics, hardmetals, Boron
به دلیل خواص مکانیکی مطلوب در دمای بالا و همچنین مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون، کاربیدهای سمانته شده با آلومینایدهای آهن و نیکل در دو ده? اخیر به عنوان جایگزین‌های مناسب برای هاردمتال‌های WC-Co مورد توجه قرار گرفته اند. افزودن عنصر بین‌نشین بور به ترکیب زمینه این کامپوزیت‌ها مقادیر چقرمگی شکست و انعطاف‌پذیری مناسبی برای آن‌ها در پی داشته است. با توجه به شرایط سرویس‌دهی طیف وسیعی از ابزارهای برش، حفاری و ماشینکاری ساخته شده از این مواد در محیط‌های شیمیایی که تشدید سایش و فرسایش را به همراه دارد، مقاومت به خوردگی در محلول‌های آبی یکی از ویژگی‌های مهم آن‌ها محسوب می‌شود. بر همین اساس در پژوهش حاضر، رفتارخوردگی کامپوزیت‌های زمینه آلومینایدی Ni 3 Al% WC-40vol تولید شده به روش پرس داغ تک‌محوری با مقادیر مختلف افزودنی بور، (0-1000) wppm B در محلول‌های اسید سولفوریک و اسید هیدروکلریک مطالعه و مقایسه گردید. برای این منظور آزمون‌های الکتروشیمیایی متداول شامل طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و کرونوآمپرومتری مورد استفاده قرار گرفت. همچنین جهت تعیین مکانیزم خوردگی و مقایسه میزان عناصر حل شده در نتیجه واکنش‌های الکتروشیمیایی در پتانسیل‌های مختلف، محلول‌های آزمایش به روش طیف‌سنجی نشر نوری با پلاسمای جفت شده القایی، آنالیز شیمیایی شدند. با توجه به نتایج حاصل از آزمون طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، رفتار فصل مشترک نمونه‌های کامپوزیتی با محلول، توسط یک مدار الکتریکی معادل، شبیه سازی شد. شکل منحنی‌های باد و نایکوئیست و همچنین مقادیر عددی امپدانس عنصر فاز ثابت (CPE) در مدار نشان می‌دهد که نمونه‌های کامپوزیتی در پتانسیل مدار باز در وضعیت خوردگی فعال هستند. رفتار پلاریزاسیون نمونه‌های کامپوزیتی از لحاظ کیفی تقریباً شبیه یکدیگر و شامل نواحی فعال، شبه روئین و گذر از شبه روئین می‌گردد. با توجه به نتایج به دست آمده از آنالیز شیمیایی محلول و تصاویر میکروسکپی الکترونی روبشی از سطح نمونه‌های خورده شده، مکانیزم خوردگی در ناحیه فعال مربوط به انحلال عناصر نیکل و آلومینیوم از شبکه فاز بایندر می‌باشد که شبکه متخلخلی از ذرات فاز کاربید تنگستن بر جای می‌گذارد. در مورد توجیه پدیده شبه روئین نیز دلایلی ارائه می‌شود. بر خلاف محلول اسید سولفوریک، نمونه‌ها در محلول اسید هیدروکلریک تنها رفتار خوردگی فعال از خود نشان می‌دهند و انتقال از رفتار فعال به شبه روئین برای آن‌ها مشاهده نمی‌شود. حضور عناصر نیکل و آلومینیوم در ترکیب فاز بایندر کامپوزیت‌ها، سبب شده است که آن‌ها در مقایسه با هاردمتال‌های WC-Co از لحاظ مقاومت به خوردگی در محیط‌های اسیدی شرایط بهتری داشته باشند و در ناحیه شبه روئین جریان‌های به مراتب کمتری از آن‌ها عبور کند. کلمات کلیدی خوردگی، کامپوزیت‌های زمینه آلومینایدی، ترکیبات بین‌فلزی، هاردمتال، بور، پلاریزاسیون

ارتقاء امنیت وب با وف بومی