ارزيابي خوردگي حفره اي آلياژ آلومينيوم 7075 عمليات حرارتي شده در محلول آبي شامل يونهاي كلرايد با استفاده از آزمون امپدانس
الكتروشيميايي

مهدي جعفري1، محمد علي گلعذار2، محمود پيكري3
دانشجوي كارشناسي ارشد دانشكده نفت، آبادن، ايران
استاد دانشكده مهندسي مواد دانشگاه صنعتي، اصفهان، ايران
استاديار دانشگاه صنعت نفت، آبادان، ايران
[email protected] [email protected] [email protected]
(تاريخ دريافت: 03/02/1390، تاريخ پذيرش: 12/05/1390)

چكيده
مكانيزم حفرهدار شدن آلياژ آلومينيوم 7075 عمليات حرارتي شده در محلول آبي شامل يونهاي كلرايد با اسـتفاده از آزمـون امپـدانس بررسـي شد. اين آزمون در پتانسيل حفرهدار شدن، 100 و 200 ميليولت بالاتر از آن انجام شد. نمودار نايكويست براي عمليات حرارتي محلول جامد و حداكثر پيرسختي در فركانسهاي بالا، داراي دو حلقه شبهخازني و در فركانسهاي پايين يك حلقه القـايي نـشان داد. بـراي عمليـات حرارتـي (T7) يك حلقه شبهخازني در فركانسهاي بالا و يك حلقه القايي در فركـانس هـاي پـايين ديـده شـد . نتـايج نـشان دادنـد كـه در پتانـسيل 200 ميليولت بالاتر از پتانسيل حفرهدار شدن، مكانيزم كنترل جريانخوردگي در فركانسهاي بالا، بيشتر تحت تاثير انتقـال جـرم قـرار دارد. بعـد از انجام آزمون امپدانس در هر پتانسيل، نمونهها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد ارزيابي قرار گرفتنـد . همچنـين، نقـش تركيبـات بـين فلزي در شروع حفرهدار شدن براي هر عمليات حرارتي بررسي شد.

واژه هاي كليدي:
آلياژ آلومينيوم 7075 ، عمليات حرارتي، آزمون امپدانس، تركيبات بين فلزي

مقدمه
بررســـي خـــوردگي حفـــرهاي در آليـــاژ آلومينيـــوم 7075 در طرفي در اين آلياژ با انجام عمليات حرارتي و با رسوب تركيبات محيطهاي هاليدي به دليل كاربرد اين آلياژ در صنايع هوا و فضا، شـامل (Mg ,Zn ,Cu) اسـتحكام افـزايش مـي يابـد. انحـلال ايـن از اهمي ت ب الايي برخ وردار اس ت. مح يطه اي هالي دي ش امل رسوبات در دماهاي بالا (حدود 480 درجه سانتي گـراد) محلـول يونهاي كلرايد و يا برومايد ميتوانند لايه رويين بـر روي سـطح فوق اشباع از ايـن عناصـر را بوجـود مـيآورد (W temper) كـه آلومينيوم را بشكنند و سبب ايجاد حفره بر روي سـطح شـوند. از تحت عمليات حرارتي، تركيبات ريز شـامل ايـن عناصـر رسـوب
ميكنند و بسته به اندازه آنها ميتوانند همدوس و يـا نـا همـدوس باشند ( T6و T7). تركيبات همدوس (نواحي GP) و ريز بيشترين تاثير را در استحكامدهي دارند (T6). رشد همين تركيبات، سبب ايجاد ساختاري ناهمگون شده كه علاوه بر كاهش اسـتحكام، در رشد لايه پاسيو تشكيل شده چه در هوا و چه در محيطهاي آبي، اخلال بوجود ميآورند (T7). از اين رو، محـل شـروع حفـرهدار شدن را ميتوان به نقاط ضعيف در لايه پاسيو مرتبط دانست. البته با انجام عمليات حرارتي (T7) اگر چه استحكام نسبت به عمليات حرارتي ((T6 كاهش مييابد ولي مقاومـت بـه تـرك خـوردگي تنشي افزايش مييابد. همانطور كه نشان داده شده است يونهـاي كلر ميتوانند سبب حفرهدار شـدن آليـاژ آلومينيـوم 7075 شـوند [1]. با افزايش غلظت يونها در محيط، پتانسيل حفرهدار شدن بـه سمت مقادير منفـي پـيش رفـت و جريـان حـدي آنـدي افـزايش مييابد [1]. ناتيشان و همكارانش [2] رفتارآلومينيوم را در محيط ش امل ي ونه اي كلراي د در پتان سيله اي پ ايين ت ر از پتان سيل حفرهدار شدن با استفاده از آزمون امپدانس و XPS مورد بررسي
قرار دادند. آنهـا بـا مقايـسه دادههـاي بـه دسـت آمـده از آزمـون امپدانس و XPS نـشان دادنـد كـه مقاومـت انتقـال بـار و غلظـت يونهاي كلرايد در داخل فيلم رويين قبل از شكسته شـدن داراي حداكثر مقدار است. از طرفي، به هنگام وقوع حفرههاي ناپايـدار ايــن مقــدار حــداكثر كــاهش يافــت. در مقابــل XPS، آزمــون امپدانس نازك شدن لايه رويين را قبل از حفرههاي ناپايدار نشان نداد. آنها همچنين بيان كردند كه ضخامت لايه رويين در آزمون امپدانس بسيار كمتر از آزمون XPS، به دست آمده اسـت و ايـن نشان داد كه آزمـون امپـدانس تنهـا مقاومـت انتقـال بـار را نـشان ميدهد و بيانگر ضخامت كل فيلم نيست. سريسولا و همكارانش [3] با انجام آزمون امپدانس بـر روي دو آليـاژ Al-Mg-Zn وAl-Cu-Be براي درك بهتر مكانسيم حفرهدار شدن دريافتند كـه در پتانسيل آزادخوردگي دو ثابت زمـاني و در پتانـسيل هـاي آنـدي اعمالي در فركانسهاي پايين چند ثابت زماني همـراه بـا كـاهش در امپدانس نمونهها ديده ميشود. آنها اين ثابتهاي زماني را بـه جذب اكسيژن در سطح مشترك فـيلم /محلـول نـسبت دادنـد . در اين مقاله از آزمون امپدانس براي بررسي مكانيزم حفرهدار شـدن و نحوه گسترش آن بر نمونـه هـاي عمليـات حرارتـي شـده آليـاژ آلومينيوم 7075 از محلول شامل يونهاي كلرايـد كمـك گرفتـه شد. همچنين سطح نمونهها پـس از آزمـون هـاي الكتروشـيميايي توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي گرديد.

مواد و روش تحقيق
تركيب شيميايي آلياژ آلومينيوم 7075 در جدول شماره (1) نشان داده شده است. براي انجام عمليات حرارتي بر روي نمونهها ابتدا نمونهها را در دماي 482 درجـه سـانتي گـراد بـه مـدت 2 سـاعت حــرارت داده و ســپس در آب بــا دمــاي محــيط ســريع ســرد (Qeunch) شدند (W). براي تهيه نمونههاي ((T6 پـس از سـريع سرد كردن، نمونهها در دماي 121 درجه سانتيگراد به مـدت 24 ساعت نگاه داشته شدند و سپس در هوا سـرد شـدند . نمونـه هـاي (T7) را ابتدا در دماي 107 درجه سانتيگراد به مدت 7 ساعت و س پس در دم اي 163 درج ه س انتيگ راد ب ه م دت 27 س اعت ح رارت داده و س پس در ه وا س رد ش دند. بع د از ه ر عملي ات حرارتي نمونههـا بـا رزيـن اپوكـسي مانـت شـدند . سـپس توسـط سمباده تا شماره 1200 و بعـد بـا نمـد و بـا پـودر آلومينـا پـوليش شدند. غلظت محلول 1,0 مولار از سديم كلرايـد در نظـر گرفتـه شد. براي انجـام آزمـون هـا از سـل الكتروشـيميايي سـه الكتـرود (نمونههـا بـه عنـوان الكتـرود كـاري، الكتـرود پلاتـين بـه عنـوان الكترود كمكي و الكترود Ag/AgCl به عنـوان الكتـرود مرجـع ) استفاده شد. نمودارهاي پلاريزاسيون و امپدانس الكتروشيمايي بـا استفاده از پتانسيواستات PGSTAT302N كه از طريق نـرم افـزار GPES كنترل ميشد به ترتيب با روبش 1 ميلـي ولـت بـر ثانيـه و بازه فركانس 105 تا 2-10 هرتز با دامنه 5 ميليولـت رسـم شـدند .
قبل از شروع هر آزمون، نمونهها در داخـل محلـول بـه مـدت 30 دقيقه به منظور رسيدن به حالت تعادل در داخل محلول غوطـهور شدند. براي آزمون امپـدانس قبـل از شـروع آزمـون، در پتانـسيل اعم الي ب ه م دت 30 دقيق ه نگ ه داش ته ش دند.اس اس انتخ اب پتانسيلها و دليل انجام اين آزمونها به اين صورت اسـت كـه در اين مقاله سعي شده است كه نحوه از بين رفتن لايه پاسيو از رويسطح بررسي شود. به همين خاطر از آزمون امپدانس استفاده شد.
پتانسيلهاي مورد نظر به ترتيب بر روي پتانـسيل حفـرهدار شـدن، 100 ميليولت در محدوده بين پتانـسيل حفـرهدار شـدن و ناحيـه انتقال جرم و پتانسيل نهايي در ناحيـه انتقـال جـرم در نظـر گرفتـه شده است.

3- نتايج و بحث
در شكل (1) منحنيهاي پلاريزاسيون براي عملياتهاي حرارتـي مختلف آلياژ الومينيوم 7075 در محلـول آبـي 1,0 مـولار سـديم كلرايد آورده شده است. به دليل اينكه محلول در هنگـام آزمـون در تماس بـا هـوا قـرار داشـت، پتانـسيل حفـرهدار شـدن بـر روي پتان سيل آزادخ وردگي ق رار گرف ت. ب ا توج ه ب ه اي ن مطل ب، عمليات حرارتي محلول جامد (W) داراي كاتـدي تـرين پتانـسيل حفرهدار شدن است. عمليات حرارتي حد اكثـر پيـر سـختي شـده (T6) ني ز داراي پتان سيل حف رهدار ش دن منف يت ري ن سبت ب ه عمليات حرارتـي بـالاي پيـر سـختي (T7) داشـت . جريـان حـدي آندي نيز كه نشان دهنده بيشترين ميزان انحلال از سطح نمونـه هـا است به ترتيب زير افزايش يافت (جـدول 2) :T7 < T6 < W. از ارزيابي نمودارهاي پلاريزاسيون مربـوط بـه نمونـه هـاي عمليـات
حرارت ي ش ده م يت وان نتيج ه گرف ت ك ه مي زان ح ساسيت ب ه حفــرهدار شــدن بــه ترتيــب زيــر كــاهش يافــت (جــدول2):
W > T6 > T7. دليل اين مسئله به خاطر تركيبات بين فلزي است كه در اثر عمليات حرارتي رسوب كردهاند. اين تركيبـات شـامل Mg و Zn ميباشند. وجود اين دو در زمينه سبب منفـي تـر شـدن پتانسيل زمينه نسبت به تركيبات چنـد جزيـي مـي شـود كـه همـين اختلاف پتانسيل گالوانيكي سـبب شـروع حفـره در پتانـسيل هـاي پايينتر (كاتديتر) ميشود (W temper). ولي با انجـام عمليـات حرارتي و رسوب تركيبات شامل اين دو، ايـن اخـتلاف پتانـسيل كمت ر ش ده ك ه س بب م يش ود پتان سيل حف رهدار ش دن ب الاتر
(آنديتر) رود. بدليل زمينـه غنـي تـر از Cu در عمليـات حرارتـي
(T7) نسبت به T6))، پتانسيل حفرهدار شدن آنديتري اسـت . بـه منظور ارزيابي دقيقتر نحوه حفرهدار شـدن و همچنـين گـسترش آن بر روي سطح نمونـه هـا، آزمـون امپـدانس الكتروشـيميايي در پتانسيل بالاتر از پتانسيل حفرهدارشدن انجـام و پـس از آن نقـش تركيبات بين فلزي بررسي شد.

جدول (1): تركيب شيمياي (درصد وزني) آلياژ آلومينيوم 7075 استفاده شده دراين تحقيق
Zn Mg Cu Fe Si Cr Mn Ti Al
%5,9 %2,8 %1,33 %0,29 %0,09 %0,19 %0,1 %0,02 باقي مانده

شكل (1): منحنيهاي پلاريزاسيون آلياژ آلومينيوم 7075 در محيط آبي 1,0 مولار شامل يونهاي كلرايد جدول(2): دادههاي بدست آمده از منحني پلاريزاسيون در آلياژ AA7075 در حالتهاي مختلف عمليات حرارتي
عمليات حرارتي پتانسيل حفرهدار شدن (V) جريانخوردگي(2(A/cm جريان حدي آندي(2 (A/cm
T7 temper -0,635 0,000002067 0,0122
T6 temper -0,667 0,000002776 0,0149
W temper -0,680 0,000003852 0,0151

براي هر عمليات حرارتي در سه پتانسيل (پتانسيل حفرهدار شدن، 100 ميليولت و 200 ميلـي ولـت بـالاتر از آن) آزمـون امپـدانس انجام شد. نمودارهاي نايكويـست در شـكل (2) نـشان داده شـده اند. براي عملياتهاي حرارتي محلول جامد و حداكثر پيرسـختي مدار الكتريكي (شكل 3- الف ) يكـسان بـه دسـت آمـد .كـه بـرايعمليات حرارتي بالاي پيرسختي داراي مـداري متفـاوت بـا آنهـا بود (شكل 3- ب ). در مدار معادل بدست آمده با اسـتفاده از نـرم
افزار ZView ( شـكل3) 1R مقاومـت محلـول، CPE رفتـار شـبه -خازني لايه اكسيدي 3Al2O در عمليات هاي حرارتي ((W) ,(T6 (شكل 3- الف ) و در عمليـات حرارتـي(T7) مربـوط بـه مكـانيزمانتقال جرم همراه با رفتار خـازني لايـه اكـسيدي (شـكل 3- ب )، 2R مقاومت محلول در محل حفره،L1 رفتار القايي، 4R مقاومـت انتقال بار آلياژ در محل حفره، C1 و 3R مربوط به مكانيزم انتقـال جرم به صورت محدود اسـت . دليـل بـه كـار بـردن مـدار معـادل متفاوت براي عمليات حرارتـي (T7) ايـن اسـت كـه در عمليـات حرارتي (T7) مكانيزم غالب، انتفال جرم است. اين مسئله را مي-توان به بزرگتر شدن تركيبات بين فلزي رسـوبي نـسبت داد كـه در عمليات حرارتي (T7) نسبت به عمليات حرارتي W)) و (T6) اندازه بزرگتري دارند. همين امر سبب ميشـود كـه لايـه پاسـيو بر روي سطح نمونه T7)) ناپيوستهتر شود. همانطور كه از جـدول (3) ملاحظه ميشود در پتانسيل بالاتر از پتانسيل حفـرهدار شـدن،
2R و 4R در ح ال ك اهش ب وده ك ه ن شان ت سريع رش د حف ره و راحتتر شدن تـشكيل حفـره هـاي جديـد بـر روي سـطح اسـت .
همچنين كم شدن 3R در پتانسيلهـاي بـالاتر حـاكي از آن اسـت ك ه مك انيزم كنت رل جري ان ب ه س مت انتق ال ج رم رفت ه اس ت.
همانطور كه ديده ميشود براي عمليات حرارتي (T7) مقادير 2R
و 4R نسبت به ديگر فرايندهاي عمليـات حرارتـي بيـشتر اسـت و پس از آن به ترتيب براي (T6) و (W) مقاومتهـا كـاهش يافتـه است.
اينگونـ ه تغييـ ر در مقاومـ تهـ ا، دادههـ اي بدسـ ت آمـ ده از نمودارهاي پلاريزاسون را تاييد ميكند. به دليل اينكه زاويه اوليـه صفر نيست، مقاومت Rتنها بيانگر مقاومت محلـول نيـست بلكـه خاصيت خازني لايه رويين نيز در آن متاثر است. اين استدلال بـر اساس فرمول پايه در امپدانس Zt = ZejΦ ميباشد كه اگر Φ صـفر نباشد قسمت موهومي نيز در مقاومـت نقـش دارد. ايـن مقاومـت موهومي مربوط به خاصيت خازني و يا خاصيت القايي مـي باشـد كه در فركانسهاي بالا به دليل اينكه خاصيت جذبي در محلـول صورت نگرفته، مربوط به خاصيت خازني ميباشد همـانطور كـه ذكر شد، L و 2 Rبه ترتيب به خاصيت القايي و مقاومت محلـول در محل حفره نسبت داده شدند. منظور از خاصيت القـايي همـان
ج ذب ي ونه اي كل ر ب ه س طح م يباش د. مقاوم ت محل ول در پتانسيلهاي بالاتر از پتانسيل حفـرهدار شـدن، در محـل حفـره بـا جذب اين يونها كاهش يافته اسـت . مـدار معـادل بدسـت آمـده (شكل 3) داراي دو ثابت زماني است. اين دو ثابت زماني بيـانگر انجام دو فرايند بطور همزمان است كه در اينجا ميتواند بيـان گـر فرايند انتقال جرم و انتقال بار براي انجام واكنشهـاي خـوردگي باشد. در مدار بالا CPEبا رابطه (1) بيان ميشود:
CPE = 1 / T (jω) P (1)

كه در آن T بيانگر تركيبي از خاصيت سطح و گونه الكترواكتيـو و P بي انگر انح راف نم ودار از حال ت خ ازني اسـت. در اينج ا خاصيت لايه رويين به دليل وجود ناپيوسـتگي و فاصـله از خـازن ايدهال، به صـورت CPE بيـان شـده اسـت . در عمليـات حرارتـي (T7) در 200 ميليولت بالاتر از پتانسيل حفـره دارشـدن، اگرچـه مقاومت الكتروليت در محل حفره، نـسبت بـه ديگـر فراينـد هـاي عمليات حرارتي كاهش چشمگيري داشته است ولي مقاومت در برابر الكتروندهي در همان پتانسيل بيـشترين مقـدار را دارد. ايـن مطلب بيانگر آن است كه هر دو مقاومت با هم تاثيرگذار بوده و اثر مقاومت به الكتروندهي نقش بيشتري داشته است.

1152144242083

الف

1152144237839

ب

شكل(2): نمودار نايكويست آلياژ 7075 در محلول 1,0 مولار سديم كلرايد در پتانسيلهاي بالاتر از پتانسيل حفرهدار شدن براي عملياتهاي حرارتي مختلف الف): 100ميليولت بالاتر، ب): 200 ميليولت بالاتر
0482874

2693670504210

الف ب
شكل (3): مدار معادل بدست آمده براي نمودارهاي امپدانس الكتروشيميايي
جدول (3): دادههاي بدست آموده از نمودارهاي امپدانس در پتانسيلهاي مختلف با استفاده از نرم افزار ZView براي عملياتهاي حرارتي الف): محلول جامد، ب): بالاي پيرسختي و ج): حد اكثر پيرسختي
(الف) Elements
Potential(V) R1(Ω) CPE1-T(Ω-1 Sp) CPE1-P R2(Ω) L1(H) R4(Ω) C1(Fcm2) R4(Ω)
-0,672 45,28 0,00030974 0,50582 62,35 54,33 66,38 3,13E-5 20,41
-0,572 25,41 0,0020462 0,56381 10,23 12,77 9,69 0,0011537 9,28
-0,472 21,76 0,00026221 0,5495 4,40 34,07 7,78 0,0020245 4,96

(ب) Elements
Potential(V) R1(Ω) CPE1-T(Ω-1 Sp) CPE1-P R2(Ω) L1(H) R4(Ω)
-0,622 25,67 3,42E-5 0,769 102 169,4 76,75
-0,522 49,81 0,00053422 0,660 14,94 70,8 39,48
-0,422 35,77 0,00061912 0,793 1,20E-5 5,5 14,77

(ج) Elements
Potential (V) R1(Ω) CPE1-T(Ω-1 Sp) CPE1-P R2(Ω) L1(H) R4(Ω) C1(Fcm2) R4(Ω)
-0,64 36,22 1,62E-5 0,89682 68,48 40,70 72,6 2,44E-5 27,4
-0,54 32,24 0,00028391 0,92763 11,29 32,02 36,05 1,34E-5 12,2
-0,44 28,05 0,00075831 0,94091 4,38 30,9 8,79 2,62E-5 4,3

حلقه القايي در نمودارهاي نايكويست مربوط به جذب يـون هـاي كلرايد در محل حفرهدار شدن است. در اثـر پيـشرفت خـوردگي نمكهاي فلـزي تـشكيل مـي شـوند . ايـن اتفـاق سـبب مـي شـود مولكولهاي آب از ميان لايه رويين با يونهاي كلرايد كه جذب سطح ميشوند، جابجـا شـوند كـه ايـن جابجـايي مـانع از دوبـاره رويين شدن و سبب انحلال بيشتر آلياژ ميشود.

Al + H2O Al2O3 + 6H+ +6e-

Al2O3 + 6Cl- + 6H+ 2AlCl3 +3H2O

در آلياژ آلومينيوم 7075 تركيبات بـين فلـزي، محـل هـايي بـراي ش روع حف رهدار ش ـدن اس ت [4 و 6]. از جمل ـه اي ـن تركيب ات م يت وان ب هAl7Cu2Fe اش اره ك رد [5]. اي ن تركيبـات ب دليل
اختلاف پتانسيل گالوانيكي با زمينه سبب حفرهدارشـدن آليـاژ در محيطهاي حاوي يونهاي كلرايـد مـي شـوند [5 و 7]. از ايـن رو بررس ي نق ش اي ن تركيب ات در پتان سيله اي ب الاتر از پتان سيل حفرهدار شدن ميتواند راهنماي خوبي در جهت پيدا كـردن اثـر مخرب اين تركيبات باشد. با اسـتفاده از ميكرسـكوپ الكترونـي روبشي (شكل4) سطح خورده شده نمونهها، مـورد ارزيـابي قـرار گرفت. محل حفرهزني بر روي سطح نمونه عمليات حرارتي شده در (W) كمتر از نمونه ((T7 و (T7) كمتـر از نمونـه (T6) اسـت [8 و 10]. در آلياژ 7075 سه نوع تركيـب بـين فلـزي وجـود دارد كه عبارتند از [11]: 1) تركيبـات رسـوبي : همـان ذرات اسـتحكام دهنده مانند 2MgZn هستند، 2) تركيبات چند جزيي: آن دسته از تركيبات بين فلزي ميباشند كه درهنگام انجماد به وجود ميآيند ماننـد : Al7Cu2Feو3) تركيبـات پراكنـده : آن دسـته از تركيبـاتي ميباشند كه در هنگام ريختهگري در داخل محلول جامد وجـود دارند مانند Al3Zn. در اثر عملياتهـاي حرارتـي انجـام شـده بـر روي نمونههاي AA7075، تنهـا دسـته اول تاثيرپـذير از عمليـات حرارتـي بـوده ك ه سـاختار، انـدازه و مقدارش ان تغييـر مـيكن د. عملي ات حرارت ي ه يچ ت اثيري ب ر دس ته دوم و س وم ن دارد. در عملي ات حرارت ي (T6) مي زان رس وبات 2MgZn از نظ ر تع داد بيشتر از (T7) ميباشد ولـي انـدازه آنهـا در ((T7 بزرگتـر اسـت .
همين امر سبب ميشود كه محل جوانهزني حفـره در (T6) بيـشتر باشد. عمليات حرارتي ((W كه محلول فوق اشباع و سـريع سـرد شده است داراي تركيبات استحكام دهنده نيست. لذا مكـان هـاي حف رهدار ش دن آن كمت ر از (T7) اس ت. ام ا عملي ات حرارت ي محل ول جام د، ف وق اش باع از عناص ر Mg و Zn اس ت. اي ن دو عنصر پتانسيلخوردگي آلياژ را به سـمت مقـادير من فـي تـر سـوق ميدهند [12]. به همين خـاطر حفـره هـاي بوجـود آمـده بـر روي سطح هم زودتر جوانه ميزنند و هم عميقتر ميشوند. مـشاهدات ميكروس كوپ الكترون ي روب شي از س طح نمون هه اي عملي ات حرارتي شـده (W) وجـود حفـره هـادر ايـن رابطـه را تاييـد كـرد (شكل 4 – الف). همچنين براي اين عمليات حرارتي حفرههـايي در اطراف تركيبات بين فلزي كاتدي مشاهده شد. ايـن تركيبـات بي ـشترين اخ تلاف پتان سيل گ الوانيكي را تح ت اي ن عملي ات حرارتي نسبت به سايرعملياتهاي حرارتي دارند [7]. اين امـر بـه دليل محلول جامد فوق اشباع از Mg و Zn اسـت . تـاثير همزمـان اين دو پديده با هم سبب تخريـب بيـشتر و شكـسته شـدن راحتـر
لاي ه روي ين در اي ن عملي ات حرارت ي ش ده اس ت ك ه آزم ون امپدانس آنرا تاييد كرد. حساستر بودن (T6) بـه حفـرهدار شـدن نسبت به T7)) ناشي از تركيبات رسوبي (استحكام دهنده) اسـت .
ميكنند و مقاومـت ايـن لايـه را در پتانـسيل هـاي بـالاتر كـاهش
ميدهند. لذا كاهش مقاومت در (T6) بيـشتر از (T7) در آزمـون شكل(4): تصاوير ميكروسكوپ الكتروني (BSE) در پتانسيل 200 ميليولت امپدانس مشاهدهشد. مقدار مقاومت انتقال الكتـرون در دادههـاي بالاي پتانسيل حفرهدار شدن در محلول 1,0 مولار سديم كلرايد الف):
عمليات حراتي محلول جامد، ب): عمليات حرارتي جهت حداكثر پيرسختي بدست آمده از آزمون امپـدانس بـراي T7)) بـه ايـن دليـل بـالاتر وج): عمليات حرارتي بالاي پيرسختي
همانطور كه گفته شد، تعداد تركيبات رسـوبي در (T6) بيـشتر از ((T7 است كه سبب جوانهزني زودتر نسبت به (T7) ميشـود . بـه همين سبب،يونهاي كلرايد راحتتر به داخل لايـه رويـين نفـوذ است كه در اثر عمليات حرارتي زمينه از Cu غني شده است. اينغني شدن از دو عمليات حرارتي ديگر بيشتر است.

در عمليات حرارتي T7)) علاوه بر خوردگي حفرهاي، خوردگي مرز دانهاي نيز مشاهده شد. علت اين نوع از خوردگي را ميتوان به رسوب تركيبات استحكام دهنـده در مـرز دانـه هـا دانـست كـه مقدار اين رسوب حتي از ((T6 هم بيشتر است.
رسوب 2 MgZnدر مرز دانههـا پتانـسيل آن را نـسبت بـه دانـههـاك اهش داده و ل ـذا س بب خ وردگي م ـرز دان هاي ش ده اس ـت (ش كل 4 – ج). آن اليز EDS از س طح نمون هه ا ن ـشان داد ك ـهتركيب اتي ش امل عناص ر Fe و Cu در آن ب ه عن وان كات د عم ل كردهاند. اين موضوع در شكل (5) براي عمليـات حرارتـي (T7) نشان داده شده است. بر اساس مطالعات ساير محققان اين تركيبميتواند Al7Cu2Fe باشد [6 و 13].

T7BSE شكل (5): تصوير از سطح نمونه () در پتانسيل 200 ميليولت بالاتر از پتانسيل حفرهدار شدن همراه با آناليز EDS، تركيب شامل Fe و Cu

4- نتيجه گيري
در اين مقاله مكانيزم خوردگي حفرهاي آلياژ آلومينيوم 7075 درمحيط آبي شامل يونهـاي كلرايـد بررسـي گرديـد و نتـايج زيـر بدست آمد:
مكانيزم كنترل خوردگي در عملياتهاي حرارتي انجام شـده در پتانسيلهاي مختلف هم تحت تاثير انتقال بار در فركانسهـاي
بالا و هم تحـت تـاثير انتقـال جـرم در فركـانس هـاي پـايين قـرار گرفت.
در پتانسيلهاي بالاتر از پتانسيل حفرهدار شدن، هـم مقاومـت الكتروليت و هم مقاومت انتقال بار آلياژ در محـل حفـره كـاهش چشمگيري داشت.
در بين عملياتهاي حرارتي انجام شده، مقاومـت الكتروليـت و همچنين مقاومت انتقال بار آلياژ در محـل حفـره هـا بـه ترتيـب روبرو كاهش يافت: بالاي پيرسختي، حداكثر پيرسختي و محلول جامد.
تركيبات بين فلزي كاتدي به عنوان محلي براي شـروع حفـره عمل كردند.

تشكر و قدرداني
نويسندگان اين مقاله از جناب دكتر نبهاني رياست دانشكده نفت آبادان، مهندس سيار و مهندس اتمـان زاده در واحـد آزمايـشگاه دانشكده نفت آبادان به خاطر كمكهاي بيدريغشان قدرداني به عمل ميآورند.

مراجع
M. A. Golozar, “Electrochemical Investigation of
Localized Corrosion Behavior of Heat Treated AA7075 in Aqueous Solution Containing Chloride Ions”, 12th National
Iranian Corrosion Congress, 2011.
P. Natishan, “Impedance Studies of The Passive Film on Aluminium”, Corrosion Sceice, Vol. 47, pp. 3187-3201,
2005.

G. Cerisola, “Breakdown of Passivity of Aluminium
Alloys By Intermetallic Phases in Neutral Chloride Solution, Intermetallics” Vol. 8, pp. 305-312, 2000.
F. Andreatta, “Electrochemical Characterisation of
Aluminium AA7075-T6 and Solution Heat Treated
AA7075 Using A Micro-Capillary Cell”, Electrochimica Acta, Vol. 48, pp. 3239-3247, 2003.
N. Birbilis, “Electrochemical Behavior And Localized Corrosion Associated With Al7Cu2Fe Particles In Aluminum Alloy 7075-T651”, Corrosion Science, Vol.
48,pp. 4202–4215, 2006.
F. Andreatta, “Effect of Solution Heat Treatment on Galvanic Coupling Between Intermetallics and Matrix in AA7075-T6″, Corrosion Science, Vol. 45, pp. 1733–1746, 2003.

F. Andreatta, ” Corrosion Behaviour of Different Tempers Of AA7075 Aluminium Alloy”, Electrochimica Acta, Vol.
49, pp. 2851-2862 2004.

Indranil Chattoraj, ‘Effect of Temper on The Distribution of Pits In AA7075 Alloys”, Corrosion Sci Vol. 50, pp.
2895–2901, 2008.

G. S. Frankel, on “The First Breakdown in AA7075-T6, Corrosion Science “وVol. 49, pp. 3064–3088 ,2007.

G. S. Frankel, “The Effect of Temper on The First Breakdown In AA7075”, Corrosion Science, Vol. 49, pp.
3089–3111, 2007.

J. Polmear, Light Alloys, 3rd ed., Arnold, London ,1995.

C. W. Bartges, “Changes in Solid Solution Composition as a Function of Artificial Ageing Time for Aluminium Alloy 7075”, J. Mater. Sci. Lett., Vol. 13 pp.776, 1994.

N. Birbilis, M. K. Cavanaugh, R. G. Buchheit,D. G. Harlow, and R. P. Wei, in “Proceedings of Symposium: Application of Materials Science to Military Systems, Materials Science and Technology”, Pittsburgh, PA, TMS,
2000.
7- پي نوشت
Back Scattred Electron (BSE)
Energy Dispersed X ray (EDS)



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید