Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Mohammad Hosein Fathi
مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما) محمدحسین فتحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masood Atapoor
مسعود عطاپور

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1384

TITLE

Microstructure and phase morphology effects on the corrosion behavior of Ti-6Al-4V alloy after Gas Tungsten Arc Welding and Friction Stir Welding procedures
The purpose of the present study is to assess microstructure on the mechanism and corrosion resistance of the most widely used ?+? titanium alloy, Ti-6Al-4V after gas tungsten arc and friction stir welding processes. For this, the corrosion behavior of Ti-6Al-4V alloy was studied in deaerated 5% HCl at room temperature. Firstly, the corrosion behavior of common microstructures of Ti-6Al-4V alloy including fully lamellar, fully equiaxed and bimodal were studied in 0.9% NaCl and 5% HCl solutions. Fully equiaxed, fully lamellar and bimodal microstructures were obtained through thermomechanical and heat treatment. The results of polarization potentiodynamic experiments showed that all microstructures exhibit spontaneous passivity in NaCl solution and active passive transition in HCl solution. Despite there weren’t significant differences between corrosion rates of polarization tests, but fully lamellar microstructure exhibited the worst corrosion resistance according to the immersion tests. These results were confirmed according to Scanning Electron Microscopy (SEM) observations of immersion samples in 5M HCl solution in 35 ?C. Results showed that the volume fraction of the alpha and beta phases, microstructure and distribution of components and alloying elements distribution between alpha and beta phases are the most important factors influencing the corrosion behavior of Ti-6Al-4V alloy. Furthermore, the alpha/beta interfaces were determined as preferred corrosion attacked sites. The corrosion behavior of welded samples was also investigated in deaerated 5% HCl solution. The potentiodynamic polarization experiments showed that the GTA weldment exhibited higher corrosion rate in comparison to the base metal. This bahavior was attributed to the acicular microstructure, porosity and large beta grains. The presence of secondary alpha in transformed beta regions improves the corrosion resistance heat affected zone. Friction stir welding was performed with the peak temperatures both above and below the ? transus. All samples exhibited active/passive transitions in deaerated 5% HCl at room temperature. The results indicated that the ? FS processed samples exhibited superior corrosion behavior compared to the base metal and ?/? FS processed samples. SEM analysis of the corroded surfaces after immersion indicated that the ? phase corroded preferentially in the base metal and transition zone, which had primarily fully lamellar microstructures. However, the stir zone of the ?/? FS processed sample corroded more severely than the ? FS sample as a result of preferential attack of the ? phase. This was rationalized on the basis of a difference in partitioning of the alloying elements, which controls the composition of the ? and ? phases.
هدف از پژوهش حاضر، بررسی تاثیر ریزساختار و مورفولوژی فازی بر مکانیزم و رفتار خوردگی مقاطع جوش آلیاژ Ti-6Al-4V ایجاد شده با جوشکاری قوسی تنگستن گاز و اصطکاکی اغتشاشی است. برای این منظور، رفتار خوردگی آلیاژ Ti-6Al-4V پس از جوشکاری قوسی تنگستن گاز و اصطکاکی اغتشاشی در محلول اسید کلریدریک 5 درصد در شرایط غیر هوازی و دمای محیط مطالعه شد. در این راستا، و با توجه به در دسترس نبودن اطلاعات کافی درباره تاثیر ریزساختار و مورفولوژی فازی بر رفتار خوردگی آلیاژ Ti-6Al-4V، در ابتدا به ارزیابی رفتار خوردگی ریزساختارهای متداول لایه ای کامل، هم محور کامل و بی مدال در دو محلول کلرید سدیم 9 / 0 درصد و اسید کلریدریک 5 درصد پرداخته شد. ریزساختارهای لایه ای کامل، بی مدال دارای 10 تا 20 درصد فاز آلفای هم محور، بی مدال دارای 40 تا 50 درصد فاز آلفای هم محور و هم محور کامل از طریق عملیات ترمومکانیکی و عملیات حرارتی بدست آمد. نتایج مطالعات پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که همه ریزساختارها دارای رفتار رویین خودبه خودی در محلول 9 / 0 درصد کلرید سدیم و رفتار فعال - رویین در محلول اسید کلریدریک 5 درصد هستند. با وجود آن که آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک تفاوت قابل ملاحظه ای از نرخ خوردگی را نشان نداد، آزمون های غوطه وری کاهش وزن نشان داد که ریزساختار لایه ای کامل بیشترین کاهش وزن را دارد. این موضوع با استفاده از ارزیابی سطح نمونه های مختلف، پس از 50 ساعت غوطه وری در محلول 5 مولار اسید کلریدریک در دمای 35 درجه سانتی گراد، به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی تایید شد. این امر به گسترش برهم کنش های گالوانیکی و توسعه مرزهای بین فازی آلفا/بتا نسبت داده شد. نتایج نشان داد کسر حجمی فازهای آلفا و بتا، چینش اجزای ریزساختاری و توزیع عناصر آلیاژی بین فازهای آلفا و بتا، مهم ترین جنبه های ریزساختاری اثرگذار بر رفتار خوردگی آلیاژ Ti-6Al-4V است. هم چنین مرزهای بین فازی آلفا/بتا و فاز بتا به عنوان مراکز ترجیحی خوردگی مشخص شد. با توجه به مشخص تر بودن تفاوت رفتار خوردگی ریزساختارهای مختلف در محلول اسید کلریدریک 5 درصد، ارزیابی رفتار خوردگی مناطق جوش در این محلول مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که با وجود رفتار مشابه فعال - رویین فلز جوش و فلز پایه، چگالی جریان خوردگی فلز جوش بیشتر از فلز پایه است. این موضوع بوسیله آزمون های غوطه وری در محلول اسید کلریدریک 5 مولار تایید شد. حضور ریزساختار سوزنی، تخلخل و دانه های درشت بتا در فلز جوش نمونه جوشکاری قوسی تنگستن گاز باعث افزایش نرخ خوردگی آن نسبت به فلز پایه شد. در مقابل، حضور ساختار آلفای ثانویه در بتای استحاله یافته در منطقه متاثر از حرارت باعث بهبود رفتار خوردگی این ناحیه شد. در ادامه، ریزساختارهای بدست آمده از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در دو شرایط پایین تر و بالاتر از دمای دگرگونی بتا بررسی شد. همه ریزساختارها رفتار فعال - رویین در محلول اسید کلریدریک 5 درصد ارایه کردند؛ اما نمونه عملیات شده در پایین تر از دمای دگرگونی بتا بیشترین نرخ خوردگی را نشان داد. این موضوع با استفاده از بررسی سطح نمونه های مختلف،

ارتقاء امنیت وب با وف بومی