بررسی تاثیر ارتعاش قالب هنگام انجماد بر ساختار و مقاومت به خوردگی آلیاژ ریختگی Zn-4Si

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

2 دانشیار، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

3 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

10.22034/frj.2023.390435.1175

چکیده

در تحقیق حاضر، تاثیر ارتعاش قالب هنگام انجماد بر ریزساختار و رفتار خوردگی آلیاژ ریختگی Zn-4Si بررسی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از مطالعات ریزساختاری، اعمال ارتعاشات مکانیکی، موجب کاهش ابعاد و بهبود توزیع ذرات سیلیسیم اولیه (SiP) در زمینه آلیاژ می‌شود. همچنین بر اساس نتایج پردازش تصویری، در مقایسه با آلیاژ ریختگی، اندازه متوسط ذرات SiP پس از ارتعاش تحت سه بسامد 20، 40 و 60 هرتز به ترتیب حدود 34، 55 و 75 درصد کاهش و تعداد این ذرات در واحد سطح به ترتیب 6، 16 و 36 برابر می‌شود. علاوه بر این، ارتعاش قالب تحت سه بسامد 20، 40 و 60 هرتز به ترتیب موجب کاهش 50، 68 و 75 درصدی اندازه دانه آلیاژ و توسعه ناحیه هم محور می‌شود. نتایج حاصل از دو آزمایش خوردگی تافل و امپدانس در محلول NaCl 5/3 درصد وزنی حاکی از افزایش جریان خوردگی و انتقال ولتاژ خوردگی به مقادیر منفی‌تر در نمونه‌های ارتعاش یافته است. جریان خوردگی در نمونه بدون ارتعاش 5-1036/1- آمپر و در نمونه 60 هرتز 5-1033/2- آمپر است. همچنین مقاومت انتقال بار در نمونه 60 هرتز حدود 76 اهم است که در مقایسه با نمونه بدون ارتعاش (5/136 اهم) حدود 45 درصد کمتر است. افزایش چگالی مرزهای دانه و توزیع ظریف ذرات SiP (به عنوان مراکز کاتدی) در زمینه آلیاژ از جمله مهمترین عوامل افت مقاومت به خوردگی هستند زیرا موجب افزایش تعداد و کاهش فاصله بین پیل‌های گالوانیک در زمینه شده و مکان‌های مناسبی برای حفره‌زنی و حمله توسط محلول خورنده ایجاد می‌نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  1. Pola A., Tocci M., Goodwin F.E., Review of microstructures and properties of zinc alloys, Metals, 2020, 10(2) 253.
  2. Kabir H., Muni K., Wen C., Li Y., Recent research and progress of biodegradable zinc alloys and composites for biomedical applications: Biomechanical and biocorrosion perspectives, Bioactive Materials, 2021, 6(3) 836–879.
  3. Zhuo X., Wu Y., Ju J., et al., Recent progress of novel biodegradable zinc alloys: from the perspective of strengthening and toughening, Journal of Materials Research and Technology, 2022, 17, 244–269.
  4. Rajabi F., Taghiabadi R., Shaeri. M.H., Tribology of Si-rich TIG-deposited coatings on Zn–40Al–2Cu alloy, Surface Engineering, 2020, 36(7) 735–744.
  5. Yousefi D., Taghiabadi R., Shaeri M.H., et al., Microstructural evolution and mechanical properties of multi-directionally forged SiP/ZA22 composite, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2020, 20(4)
  6. Chirita G., Stefanescu I., Soares D., et al., Influence of vibration on the solidification behaviour and tensile properties of an Al–18wt%Si alloy, Materials & Design, 2009, 30(5) 1575–1580.
  7. دماوندی س.، نوروزی م.، ربیعی.، اثر دمای بارریزی، ارتعاش مکانیکی و گرمایش مجدد بر ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ ریختگی Al-A390، پژوهش نامه ریخته گری، 1397، 2(1)، 53-39.
  8. صفاری ش.، اخلاقی ف.، بررسی تاثیر اعمال ارتعاش مکانیکی روی سطح شیبدار بر ریزساختار کامپوزیت درجای Al-Mg2Si، دومین همایش بین المللی و هفتمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریخته گری ایران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران،1392.
  9. دلشکسته ن.، کلاهدوز ا.، بررسی آماری ریزساختار و سختی آلیاژ آلومینیم نیمه جامد A380 تولید شده به روش ارتعاش مکانیکی در محیط گاز آرگون، پژوهش نامه ریخته گری، 1397، 2(4)، 286-275.
  10. Garg P., Jamwal A., Kumar D., et al., Advance research progresses in aluminium matrix composites: manufacturing & applications, Journal of Materials Research and Technology, 2019, 8(5) 4924–4939.
  11. El-Aziz K. A., Saber D. Sallam H. E.-D.M., Wear and corrosion behavior of Al–Si matrix composite reinforced with alumina, Journal of Bio- and Tribo-Corrosion, 2015, 1(1) https://doi.org/10.1007/s40735-014-0005-5
  12. Taghiabadi R., Fayegh A., Pakbin A., Nazari M., Ghoncheh M. H., Quality index and hot teraing succeptibility of Al-7Si-0.35Mg-xCu alloys, Transactions of Non-ferrous Metals Society of China, 2018, 28(7) 1275-1286.
  13. Olesinski R. W., Abbaschian. G.J., The Si-Zn (Silicon-Zinc) system, Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 1985, 6(6) 545–548.
  14. Guan R.-G., Tie. D., A Review on Grain Refinement of Aluminum Alloys: Progresses, Challenges and Prospects, Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 2017, 30(5) 409–432.
  15. یداله تبار ح.، ثقفیان ح.، شبستری س.، بررسی تاثیر ارتعاشات مکانیکی حین انجماد بر خواص مکانیکی و ریزساختار آلیاژ آلومینیم A380، نشریه بین المللی علوم مهندسی دانشگاه علم و صنعت ایران، ویژه نامه مهندسی متالورژی و مواد، 1387، 19(5)، 74-65.
  16. Yoshitake Y., Yamamoto K., Sasaguri N., Era H., Refinement of primary Si grains of Al–21%Si alloy using vibration mold, Materials Transactions, 2020, 61(2) 355–360.
  17. Zhang Z., Li H. -T. Stone I. C., Fan Z., Refinement of primary Si in hypereutectic Al-Si alloys by intensive melt shearing, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2012, 27, 1-6.
  18. Ünal N., Çamurlu H. E., Koçak., S., Düztepe G., Effect of external ultrasonic treatment on hypereutectic cast aluminium–silicon alloy, International Journal of Cast Metals, 2012, 25(4) 246–250.
  19. Jiandon P., Talangkun S., Microstructural modification mardness and surface roughness of hypereutectic Al-Si alloys by a combination of bismuth and phosphorus, Crystals, 2022, 12(8) 1026
  20. Chankitmunkong S., Eskin D. G., Limmaneevichitr C., Structure refinement, mechanical properties and feasibility of deformation of hypereutectic Al–Fe–Zr and Al–Ni–Zr alloys subjected to ultrasonic melt processing, Materials Science and Engineering A, 2020, 788, 139567.
  21. Chirita G., Stefanescu I., Soares D., Silva F. S., Influence of vibration on the solidification behaviour and tensile properties of an Al–18wt%Si alloy, Materials & Design, 2019, 30(5) 1575–1580.
  22. O., Khmeleva M., Danilov P., Dammer V., Vorozhtsov A., Eskin D., Optimizing the conditions of metal solidification with vibration, Metals, 2019, 9(3) 366.
  23. Plotkowski A. J., Refinement of the cast microstructure of hypereutectic aluminum-silicon alloys with an applied electric potential, 2012, Masters Theses, 15.
  24. Baboian R. Corrosion tests and standards: Application and interpretation, ASM International, USA, 2005.
  25. K. D., Birbilis N., Effect of grain size on corrosion: A Review Corrosion, 2010, 66(7) 075005-075005–075013.
  26. Ralston K.D., Fabijanic D., Birbilis N., Effect of grain size on corrosion of high purity aluminium, Electrochimica Acta, 2011, 56(4) 1729–1736.
  27. Jun Tao., Surface composition and corrosion behavior of an Al-Cu alloy, Chemical Physics, 2016, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI.
  28. Ahmido A., Hajjaji S.E., Ouaki B., et al., Corrosion behavior of Sn-9Zn-xBi lead-free solder alloy in NaCl 3% solution, Materials Science an Indian Journal, 2015, 13(2) 69-76.
  29. Zeng F., Wei Z., Li J., et al., Corrosion mechanism associated with Mg2Si and Si particles in Al–Mg–Si alloys, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2011, 21(12) 2559–2567.
  30. Zhu Y,, Frankel G,S,, (Bland) Miller L,G,, Garves J,, Pope J,, (Warner) Locke J,, Electrochemical Characteristics of Intermetallic Phases in Al–Cu–Li Alloys, Journal of The Electrochemical Society, 2023, 170(2) 021502.
  31. Jiang J., Ma A., Song D., et al., Corrosion behavior of hypereutectic Al-23%Si alloy (AC9A) processed by severe plastic deformation, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2010, 20(2) 195–200.
  32. Pei Y., Gui Y., Huang T., et al., Microstructure and corrosion behaviors of AZ63 magnesium alloy fabricated by accumulative roll bonding process, Materials Research Express, 2020, 7(6) 066525.
  33. Korchef A., Kahoul A., Corrosion Behavior of Commercial Aluminum Alloy Processed by Equal Channel Angular Pressing, International Journal of Corrosion, 2013, 1–11.
  34. Wei W., Wei K.X., Du Q.B., Corrosion and tensile behaviors of ultra-fine grained Al–Mn alloy produced by accumulative roll bonding, Materials Science and Engineering, 2007, A, 454–455, 536–541.
  35. Naeini M.F., Shariat M.H., Eizadjou M., On the chloride-induced pitting of ultrafine grains 5052 aluminum alloy produced by accumulative roll bonding process, Journal of Alloys and Compounds, 2011, 509(14) 4696–4700.
  36. Li H., Liu S., Sun F., et al., Preliminary investigation on underwater wet welding of Inconel 625 alloy: microstructure, mechanical properties and corrosion resistance, Journal of Materials Research and Technology, 2022, 20, 2394–2407. 
پژوهشنامه ریخته گری
دوره 6، شماره 2 - شماره پیاپی 20
پاییز 1401
آذر 1401
صفحه 157-167

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 28 اسفند 1401
  • تاریخ بازنگری: 05 اردیبهشت 1402
  • تاریخ پذیرش: 19 اردیبهشت 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار