Skip to main content
SUPERVISOR
Fakhreddin Ashrafizadeh,Mohmmad ali Golozar
سیدفخرالدین اشرفی زاده (استاد راهنما) محمدعلی گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saghar Fooladimahani
ساغر فولادی ماهانی

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
در پژوهش حاضر اثر فرایندهای عملیات?حرارتی آنیل و رسوب سختی بر رفتار خستگی برنز آلومینیوم نیکل?دار ریختگی مورد مطالعه قرار گرفته?است. علاوه بر این، به دلیل کاربرد این آلیاژ در محیط?های دریایی رفتار خوردگی در دو محلول 5/3 درصد سدیم کلرید و آب دریای خلیج فارس نیز بررسی و مقایسه شد. به این منظور خواص مکانیکی نمونه?های برنز آلومینیوم نیکل?دار قبل و بعد از عملیات?حرارتی توسط آزمون?های سختی سنجی به روش ویکرز، کشش تک محوری، خستگی خمشی چرخشی چهار نقطه?ای و رفتار خوردگی به کمک آزمون?های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و سیکلی تعیین گردید. بررسی سطوح شکست پس از آزمون?های کشش و خستگی در کنار متالوگرافی ریزساختار نشان دادند در ساختار ریختگی آلیاژ حفره?های ناشی از انقباض وجود دارد. وجود این حفره?ها به طور مستقیم بر خواص مکانیکی و رفتار خوردگی تاثیرگذار است؛ این تاثیر به صورت کاهش استحکام و پراکندگی در نتایج آزمایشگاهی ظاهرشد. تصاویر میکروسکوپی نوری از مقاطع عمود بر سطح شکست نمونه?ها پس از آزمون?های مکانیکی نشان داد تجمع حفره?ها زیر سطح شکست بیشتر از سایر مناطق در راستای طول سنجه نمونه?ها است. جهت تعیین درصد و مساحت حفره?ها در بخش متخلخل سطح شکست از تصاویر میکروسکوپی الکترونی روبشی و نرم?افزار آنالیز تصویر استفاده شد. سپس استحکام خستگی و کششی بر اساس سطح موثر نمونه?ها محاسبه گردید. رسم منحنی S-N برای نتایج آزمون خستگی با استحکام موثر محاسبه شده، به عیوب ریخته?گری وابستگی کمتری داشت و شاخص واقعی?تری از استحکام آلیاژ ارائه داد. در آزمون کشش نیز حذف اثر حفره?ها سبب شد تا بتوان اثرتغییر ریزساختار با عملیات?حرارتی را بر خواص کششی آلیاژ مشاهده نمود. مقایسه نتایج استحکام کششی و خستگی پس از اصلاح داده?ها نشان داد پس از عملیات رسوب سختی، استحکام کششی و خستگی به ترتیب 20 و 60 درصد بهبود می یابند. نتایج حاصل از آزمون?های خوردگی نشان دادند آلیاژ مستعد به خوردگی حفره?ای است. عملیات آنیل در دمای 670 درجه سانتیگراد با کاهش احتمال تشکیل سلول‌های‌ گالوانیک بین فاز‌های موجود در ریزساختار، مقاومت به خوردگی را افزایش داد. در مقابل، حفره‌های موجود در ساختار ریختگی با تشدید خوردگی انتخابی، سبب کاهش مقاومت به خوردگی آلیاژ شدند. در مجموع، کمترین مقاومت به خوردگی در حالت ریختگی (بدون عملیات حرارتی) و بیشترین مقاومت خوردگی در نمونه های آنیل شده حاصل شد. کلمات کلیدی: برنز آلومینیوم نیکل ? دار، عملیات حرارتی، خوردگی، خستگی .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی