Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Atapoor,Mehdi Ahmadian
مسعود عطاپور (استاد راهنما) مهدي احمديان (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
چکيده به دليل خواص مکانيکي مطلوب در دماي بالا و همچنين مقاومت در برابر خوردگي و اکسيداسيون، کاربيدهاي سمانته شده با آلومينايدهاي آهن و نيکل در دو ده? اخير به عنوان جايگزين‌هاي مناسب براي هاردمتال‌هاي WC-Co مورد توجه قرار گرفته اند. افزودن عنصر بين‌نشين بور به ترکيب زمينه اين کامپوزيت‌ها مقادير چقرمگي شکست و انعطاف‌پذيري مناسبي براي آن‌ها در پي داشته است. با توجه به شرايط سرويس‌دهي طيف وسيعي از ابزارهاي برش، حفاري و ماشينکاري ساخته شده از اين مواد در محيط‌هاي شيميايي که تشديد سايش و فرسايش را به همراه دارد، مقاومت به خوردگي در محلول‌هاي آبي يکي از ويژگي‌هاي مهم آن‌ها محسوب مي‌شود. بر همين اساس در پژوهش حاضر، رفتارخوردگي کامپوزيت‌هاي زمينه آلومينايدي Ni 3 Al% WC-40vol توليد شده به روش پرس داغ تک‌محوري با مقادير مختلف افزودني بور، (0-1000) wppm B در محلول‌هاي اسيد سولفوريک و اسيد هيدروکلريک مطالعه و مقايسه گرديد. براي اين منظور آزمون‌هاي الکتروشيميايي متداول شامل طيف‌سنجي امپدانس الکتروشيميايي، پلاريزاسيون پتانسيوديناميک و کرونوآمپرومتري مورد استفاده قرار گرفت. همچنين جهت تعيين مکانيزم خوردگي و مقايسه ميزان عناصر حل شده در نتيجه واکنش‌هاي الکتروشيميايي در پتانسيل‌هاي مختلف، محلول‌هاي آزمايش به روش طيف‌سنجي نشر نوري با پلاسماي جفت شده القايي، آناليز شيميايي شدند. با توجه به نتايج حاصل از آزمون طيف‌سنجي امپدانس الکتروشيميايي، رفتار فصل مشترک نمونه‌هاي کامپوزيتي با محلول، توسط يک مدار الکتريکي معادل، شبيه سازي شد. شکل منحني‌هاي باد و نايکوئيست و همچنين مقادير عددي امپدانس عنصر فاز ثابت (CPE) در مدار نشان مي‌دهد که نمونه‌هاي کامپوزيتي در پتانسيل مدار باز در وضعيت خوردگي فعال هستند. رفتار پلاريزاسيون نمونه‌هاي کامپوزيتي از لحاظ کيفي تقريباً شبيه يکديگر و شامل نواحي فعال، شبه روئين و گذر از شبه روئين مي‌گردد. با توجه به نتايج به دست آمده از آناليز شيميايي محلول و تصاوير ميکروسکپي الکتروني روبشي از سطح نمونه‌هاي خورده شده، مکانيزم خوردگي در ناحيه فعال مربوط به انحلال عناصر نيکل و آلومينيوم از شبکه فاز بايندر مي‌باشد که شبکه متخلخلي از ذرات فاز کاربيد تنگستن بر جاي مي‌گذارد. در مورد توجيه پديده شبه روئين نيز دلايلي ارائه مي‌شود. بر خلاف محلول اسيد سولفوريک، نمونه‌ها در محلول اسيد هيدروکلريک تنها رفتار خوردگي فعال از خود نشان مي‌دهند و انتقال از رفتار فعال به شبه روئين براي آن‌ها مشاهده نمي‌شود. حضور عناصر نيکل و آلومينيوم در ترکيب فاز بايندر کامپوزيت‌ها، سبب شده است که آن‌ها در مقايسه با هاردمتال‌هاي WC-Co از لحاظ مقاومت به خوردگي در محيط‌هاي اسيدي شرايط بهتري داشته باشند و در ناحيه شبه روئين جريان‌هاي به مراتب کمتري از آن‌ها عبور کند. کلمات کليدي خوردگي، کامپوزيت‌هاي زمينه آلومينايدي، ترکيبات بين‌فلزي، هاردمتال، بور، پلاريزاسيون

ارتقاء امنیت وب با وف بومی