Skip to main content
SUPERVISOR
Morteza Shamanian esfahani,Mohammad Hosein Fathi
مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما) محمدحسين فتحي (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.
چکيده هدف از پژوهش حاضر، بررسي تاثير ريزساختار و مورفولوژي فازي بر مکانيزم و رفتار خوردگي مقاطع جوش آلياژ Ti-6Al-4V ايجاد شده با جوشکاري قوسي تنگستن گاز و اصطکاکي اغتشاشي است. براي اين منظور، رفتار خوردگي آلياژ Ti-6Al-4V پس از جوشکاري قوسي تنگستن گاز و اصطکاکي اغتشاشي در محلول اسيد کلريدريک 5 درصد در شرايط غير هوازي و دماي محيط مطالعه شد. در اين راستا، و با توجه به در دسترس نبودن اطلاعات کافي درباره تاثير ريزساختار و مورفولوژي فازي بر رفتار خوردگي آلياژ Ti-6Al-4V، در ابتدا به ارزيابي رفتار خوردگي ريزساختارهاي متداول لايه اي کامل، هم محور کامل و بي مدال در دو محلول کلريد سديم 9 / 0 درصد و اسيد کلريدريک 5 درصد پرداخته شد. ريزساختارهاي لايه اي کامل، بي مدال داراي 10 تا 20 درصد فاز آلفاي هم محور، بي مدال داراي 40 تا 50 درصد فاز آلفاي هم محور و هم محور کامل از طريق عمليات ترمومکانيکي و عمليات حرارتي بدست آمد. نتايج مطالعات پلاريزاسيون پتانسيوديناميک نشان داد که همه ريزساختارها داراي رفتار رويين خودبه خودي در محلول 9 / 0 درصد کلريد سديم و رفتار فعال - رويين در محلول اسيد کلريدريک 5 درصد هستند. با وجود آن که آزمون هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميک تفاوت قابل ملاحظه اي از نرخ خوردگي را نشان نداد، آزمون هاي غوطه وري کاهش وزن نشان داد که ريزساختار لايه اي کامل بيشترين کاهش وزن را دارد. اين موضوع با استفاده از ارزيابي سطح نمونه هاي مختلف، پس از 50 ساعت غوطه وري در محلول 5 مولار اسيد کلريدريک در دماي 35 درجه سانتي گراد، به وسيله ميکروسکوپ الکتروني روبشي تاييد شد. اين امر به گسترش برهم کنش هاي گالوانيکي و توسعه مرزهاي بين فازي آلفا/بتا نسبت داده شد. نتايج نشان داد کسر حجمي فازهاي آلفا و بتا، چينش اجزاي ريزساختاري و توزيع عناصر آلياژي بين فازهاي آلفا و بتا، مهم ترين جنبه هاي ريزساختاري اثرگذار بر رفتار خوردگي آلياژ Ti-6Al-4V است. هم چنين مرزهاي بين فازي آلفا/بتا و فاز بتا به عنوان مراکز ترجيحي خوردگي مشخص شد. با توجه به مشخص تر بودن تفاوت رفتار خوردگي ريزساختارهاي مختلف در محلول اسيد کلريدريک 5 درصد، ارزيابي رفتار خوردگي مناطق جوش در اين محلول مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج آزمون هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميک نشان داد که با وجود رفتار مشابه فعال - رويين فلز جوش و فلز پايه، چگالي جريان خوردگي فلز جوش بيشتر از فلز پايه است. اين موضوع بوسيله آزمون هاي غوطه وري در محلول اسيد کلريدريک 5 مولار تاييد شد. حضور ريزساختار سوزني، تخلخل و دانه هاي درشت بتا در فلز جوش نمونه جوشکاري قوسي تنگستن گاز باعث افزايش نرخ خوردگي آن نسبت به فلز پايه شد. در مقابل، حضور ساختار آلفاي ثانويه در بتاي استحاله يافته در منطقه متاثر از حرارت باعث بهبود رفتار خوردگي اين ناحيه شد. در ادامه، ريزساختارهاي بدست آمده از جوشکاري اصطکاکي اغتشاشي در دو شرايط پايين تر و بالاتر از دماي دگرگوني بتا بررسي شد. همه ريزساختارها رفتار فعال - رويين در محلول اسيد کلريدريک 5 درصد ارايه کردند؛ اما نمونه عمليات شده در پايين تر از دماي دگرگوني بتا بيشترين نرخ خوردگي را نشان داد. اين موضوع با استفاده از بررسي سطح نمونه هاي مختلف،

ارتقاء امنیت وب با وف بومی