فهرست مطالب

علوم و مهندسی خوردگی - سال هفتم شماره 1 (پیاپی 23، بهار 1396)

مجله علوم و مهندسی خوردگی
سال هفتم شماره 1 (پیاپی 23، بهار 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/03/30
  • تعداد عناوین: 7
|
  • ریحانه علی رمضانی *، کیوان رئیسی، امین حکیمی زاد، مونیکا سانتاماریا صفحه 7

    فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی با جریان پالسی بر آلیاژ 7075 آلومینیوم در یک حمام الکترولیتی سیلیکاتی در حضور و غیاب پرمنگنات پتاسیم به عنوان افزودنی انجام شد. نتایج نشان داد که افزودن پرمنگنات پتاسیم به الکترولیت منجر به ایجاد یک اکسید حاوی عناصر منگنز به عنوان عنصر اصلی، سیلیسیم و آلومینیم و با ضخامت بیشتری می شود که دارای ریز ساختار و مورفولوژی سطحی متفاوتی با اکسید حاصل از حمام الکترولیتی بدون این افزودنی است. مشاهدات نشان دادند که در حضور پرمنگنات پتاسیم، آزاد شدن اکسیژن با شدت بیشتری انجام شد، کیفیت جرقه زنی روی سطح بهبود یافت (تغییر نوع تخلیه ها) و لذا پوششی متراکم تر و یکنواخت تر با عیوب سطحی کمتری حاصل شد. مقاومت به خوردگی پوشش ها به وسیله آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول %5/3 کلرید سدیم با pH برابر با 4 مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پوشش اکسیدی حاصل در حضور پرمنگنات پتاسیم دارای مقاومت به خوردگی بالاتری است که علت آن به افزایش ضخامت پوشش و فشردهتر شدن لایه درونی پوشش نسبت داده شد.

    کلیدواژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، آلیاژ آلومینیوم 7075، پوشش، خوردگی، پرمنگنات پتاسیم
  • احمد شمشیری نوقابی *، مریم احتشام زاده، سهیل سروشیان صفحه 19

    مقاومت به خوردگی و سایش مناسب پوشش های الکترولس نیکل فسفر موجب شده است تا تحقیقاتی در زمینه ی گسترش و جایگزینی بعضی از آلیاژهای خاص و تجهیزات مورد استفاده در صنایع صورت بگیرد. در این تحقیق، بررسی تاثیر زمان پوشش دهی بر مقاومت به خوردگی و سایش پوشش های نانوکامپوزیتی الکترولس نیکل فسفر/اکسید گرافن روی نمونه هایی از جنس فولاد st37 و همچنین مقایسه آن ها با پوشش الکترولس نیکل فسفر ساده صورت گرفت. برای این منظور زمان های پوشش دهی 20، 40 و 60 دقیقه انتخاب شدند. درنهایت نتایج آزمون های خوردگی نشان دادند که پوشش های نانو کامپوزیتی الکترولس نیکل فسفر/اکسید گرافن دارای مقاومت به خوردگی بیشتری نسبت به پوشش های الکترولس نیکل فسفر ساده هستند و زمان 60 دقیقه به عنوان زمان مناسب برای پوشش دهی به دست آمد. همچنین با بررسی نتایج مشخص شد که مشارکت اکسید گرافن در پوشش الکترولس نیکل فسفر و افزایش زمان پوشش دهی سبب افزایش میکروسختی به میزان 8/279 ویکرز و کاهش 33/19 درصدی ضریب اصطکاک می شود.

    کلیدواژگان: الکترولس نیکل فسفر، اکسید گرافن، خوردگی، سایش، زمان پوشش دهی
  • سید رحیم کیاحسینی *، مجید مجتهدزاده لاریجانی، عبدالله افشار، مردعلی یوسف پور صفحه 29

    در این تحقیق سعی گردید با استفاده از روش کندوپاش پرتو یونی، پوشش بهینه ZrN با ضخامت μm 1 در دمای °C 400 بر روی زیرلایه AZ91 ایجاد و سپس پوشش HA در زمان ثابت 360 دقیقه در دماهای 150، 200، 250، 300، °C350 بر روی آن لایه نشانی گردد. نتایج حاصل از پروفایلومتری و بررسی چسبندگی لایه های HA/ZrN به زیرلایه به روش نفوذ فرورونده دستگاه سختی سنج نشان داد که، از دمای 150 تا °C300 ضخامت از μm1/8 به μm3/3 کاهش و نسبت dp/dr از 07/0 به kg/μm2/0 افزایش می یابد. نتایج حاصل از تحلیل الگوی پراش پرتو ایکس به روش ویلیامسون - هال نشان داد که با افزایش دمای لایه نشانی تا °C300 رشد دانه روند صعودی دارد و اندازه دانه به μm36/0 می رسد ولی با افزایش دما تا °C350 به μm12/0 کاهش می یابد. بررسی رفتار خوردگی نمونه ها به روش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که پتانسیل خوردگی کلیه نمونه ها بسیار نزدیک به زیرلایه AZ91 یعنی حدود Volt vs. SCE54/1 و دانسیته جریان خوردگی در نمونه لایه نشانی شده در دمای °C300 کمترین مقدار یعنی حدود μA/cm233/0 می باشد.

    کلیدواژگان: بیومواد، چسبندگی، فرار ذرات، پتانسیل خوردگی، جریان خوردگی
  • امین حکیمی زاد *، کیوان رئیسی، محمدعلی گلعذار، Xiaopeng Lu، Carsten Blawert، Mikhaeil Zheludkevich صفحه 47

    برای تولید پوششهای آلومینا، کامپوزیتی آلومینا/تیتانیا و کامپوزیتی حاوی افزودنی تنگستات سدیم از روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمائی استفاده شد. این پوششها درون الکترولیت پایه سیلیکاتی روی آلیاژ آلومینیوم 7075 و با استفاده از شکل موجهای تکقطبی و دوقطبی با نسبت چرخه های کاری آندی به کاتدی 1 و 5/0 انجام شد. نتایج نشان داد که مورفولوژی سطحی پوششها به شکل موج به کاررفته بستگی دارد. افزایش چرخهکاری کاتدی، مورفولوژی را از حالت پنکیکی به دهانه آتش فشانی تغییر میدهد. ورود نانوذرات تیتانیا به پوششها زمانی که شکل موجهای تکقطبی استفاده شد باعث وسیعتر شدن میکرو حفره های ناشی از آزاد شدن گاز گردید. نتایج نشان داد که ورود نانوذرات تیتانیا بستگی به شکل موج به کاربرده شده ندارد و مکانیزم ورود آنها به پوشش به دام افتادن فیزیکی است درحالی که مشارکت یونهای تنگستات به صورت جذب الکتروفورتیک است. مقاومت به خوردگی پوششهای ایجادشده با افزایش چرخهکاری کاتدی افزایش یافت. همچنین استفاده از نانوذرات تیتانیا منجر به کاهش مقاومت به خوردگی و استفاده از افزودنی تنگستات در شکل موج دوقطبی منجر به جبران میزان کاهش یافته شد به طوریکه در شکل موج بهینه، شدت جریان خوردگی به ترتیب 3، 5 و 3 نانوآمپر برای پوششهای ساده، کامپوزیتی و کامپوزیتی حاوی افزودنی ثبت گردید.

    کلیدواژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمائی، پوششهای کامپوزیتی، شکل موج پالسی، نانوذره تیتانیا، افزودنی تنگستات سدیم، رفتار خوردگی
  • سید مسعود برکت *، محمد انصاری، رضا شجاع رضوی، غلامرضا گردانی، احمد احمدی بنی صفحه 61

    سوپرآلیاژ اینکونل 738 بطورگسترده ای در قطعات مسیرداغ توربین های گازی مورد استفاده قرار می گیرد. این قطعات مسیرداغ تحت شرایط اکسایش شدید در دماهای بالا قرار گرفته و در نتیجه طول عمر کاری آنها بطور چشمگیری کاهش می یابد. با در نظر گرفتن این مشکل، پوشش های NiCrAlY بطور موثری می توانند به منظور حفاظت از این قطعات مسیرداغ مورد استفاده قرار گیرند. در این پژوهش از فرایند روکش کاری لیزری برای پوشش دهی آلیاژ NiCrAlY روی سطح زیرلایه اینکونل 738 جهت بهبود مقاومت به اکسایش دما بالا استفاده شد. به منظور مقایسه رفتار اکسایشی، زیرلایه اینکونل 738 و روکش لیزری NiCrAlY جداشده از زیرلایه، به صورت مجزا تحت آزمون اکسایش دردمای 1200 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. روکش کاری لیزری با آلیاژ NiCrAlY منجر به تشکیل ساختار دندریتی هیپویوتکتیک γ/β شد. همچنین، نتایج آزمون های اکسایش نشان داد که مقاومت به اکسایش روکش لیزری بطورقابل توجهی بهتر از زیرلایه اینکونل 738 بوده و این روکش می توانند انتخابی کارامد برای حفاظت از قطعات مسیر داغ از جنس سوپرآلیاژ اینکونل 738 باشد.

    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ اینکونل 738، اکسایش، پوشش NiCrAlY، روکش کاری لیزری
  • سمیه عباسی، محمود علی اف خضرایی *، قاسم براتی دربند، علیرضا صبور روح اقدم صفحه 75

    در این تحقیق از روشی دو مرحله ای برای ساخت سطح فوق آبگریز با خاصیت مقاومت به خوردگی بسیار بالا و همچنین پایداری شیمیایی بالا بر روی تیتانیم خالص استفاده شد. سطح تیتانیم در ابتدا شات پین شده و در مرحله بعد تحت روش اچ کردن شیمیایی و متعاقبا عملیات اصلاح با متیل تری کلروسیلان که کم کننده انرژی سطحی می باشد، قرار گرفت. و تاثیر عملیات شات پین کردن بر روی ترشوندگی، مقاومت به خوردگی و پایداری شیمیایی طولانی مدت نمونه های ایجاد شده مطالعه گردید. نتایج نشان دهنده ساختار شبکه ای الیافی شکل در مقیاس نانومتری می باشد، که با گروه های عاملی ماده متیل تری کلروسیلانی در سطح تیتانیم پیوند شیمیایی داده است. مقاومت به خوردگی سطوح سوپرهیدروفوب ایجاد شده با استفاده از آزمون غوطه وری، پلاریزاسیون پتانشیوداینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) در محلول 3.5wt% NaCl مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین پایداری شیمیایی سطوح ایجاد شده با غوطه وری در محلول 3.5wt% NaCl مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصله نشان دهنده بالاترین زاویه تماس159o± 2 برای نمونه هایی که شات پین شده بود. نتایج آزمون های خوردگی نیز نشان دهنده مقاومت به خوردگی بسیار بالای سطوح سوپرهیدروفوب شده که قبلا شات پین شده بودند، می باشد. همچنین سطح با مقاومت به خوردگی بالا دارای بالاترین زاویه تماس قطره و بالاترین پایداری شیمیایی در محیط خورنده بود.

    کلیدواژگان: مقاومت به خوردگی، پوشش فوق آبگریز، شات پین کردن، پایداری طولانی مدت، طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی
  • رضا صادقی، علی اشرفی، عبدالمجید اسلامی *، حمیدرضا گرجی صفحه 91

    در پژوهش حاضر به بررسی اثر حرارت ورودی فرآیند جوشکاری قوسی با الکترود روکش دار (SMAW) بر رفتار خوردگی تنشی جوش فولاد خط لوله API-X70 پرداخته شده است. برای این منظور، آلیاژ مذکور با سه نرخ حرارت های ورودی کم، متوسط و بالا جوشکاری شد. ریز ساختار نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی مورد مطالعه قرار گرفت. حساسیت به خوردگی تنشی توسط آزمون کرنش با نرخ آهسته(SSRT) در شریط پتانسیل آزاد خوردگی در محلول شبیه سازی شده خاک C2 با pH نزدیک به خنثی مورد ارزیابی قرار گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی جهت بررسی سطوح و مقاطع شکست نمونه ها استفاده گردید. خوردگی مناطق مختلف جوش با استفاده از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش حرارت ورودی استحکام و سختی کاهش یافته، منطقه متاثر از حرارت(HAZ) بزرگتر شده و اندازه دانه افزایش می یابد. نتایج آزمون SSRT نشان داد که با افزایش حرارت ورودی حساسیت به SCC کاهش می یابد. تصاویر SEM بدست آمده از سطوح شکست تایید کننده شکست ترد نمونه های تحت آزمون در محیط خورنده بود. همچنین مشاهده شد که ترک های ایجاد شده به صورت درون دانه ای رشد می کنند.آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نشان داد که کمترین میزان نرخ انحلال آندی مربوط به نمونه جوشکاری شده با حرارت ورودی بالاتر است. در کل نتایج به دست آمده بیانگر کاهش حساسیت به SCC با افزایش حرارت ورودی به دلیل کاهش مناطق حساس به شروع و رشد ترک SCC است.

    کلیدواژگان: جوشکاری، خط لوله، حرارت ورودی، API، X70، خوردگی تنشی
|
  • R. Aliramezania*, K. Raeissia, A. Hakimizada, M. Santamariab Page 7

    Plasma electrolytic oxidation (PEO) process using a pulsed current regime was performed on 7075 Al alloy in silicate based electrolytic bath with and without potassium permanganate as an additive. The results showed that with adding potassium permanganate to the electrolyte, an oxide coating containing Mn as the major element, Si and Al with a higher thickness was formed, which showed different microstructure and surface morphology than that produced in bath containing no additive. According to the observations, oxygen reduction became intense, the sparking quality on the surface was improved and the occurrence of destructive discharges were prevented and thus, a uniform and compact coating with lower defects was achieved. The corrosion behavior of the PEO coatings was evaluated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization technique in 3.5 % NaCl solution at pH 4. The results showed that the coating produced in the presence of potassium permanganate had the higher corrosion resistance due to its higher thickness and compactness of the inner layer.

    Keywords: Plasma electrolytic oxidation, 7075 Al alloy, coating, corrosion resistance, potassium permanganate
  • A. Shamshiri Noughabi*, M. Ehteshamzadeh, S. Soroushian Page 19

    Well-known corrosion and wear resistance of electroless nickel phosphorus (NiP) coatings led studies on upgrading of mechanical and chemical properties and feasibility of its application in different industries. In this study, the effect of coating applying time on corrosion and wear resistance of the electroless nickel phosphorus-nano graphene oxide composite coating (NiP/GO) on st37 steel substrate was studied, comparing the simple electroless nickel phosphorus coatings. According to the polarization and electrochemical impedance spectroscopy results, NiP/GO deposit possessed more corrosion resistance than NiP coatings and the appropriate coating time was 60 minutes. The results also revealed that the presence of graphene oxide in nickel phosphorus coatings and increasing of coating applying time causes increasing of the coating microhardness by 279.8 HV and the friction coefficient by 19.33%.

    Keywords: Electroless Ni-P, Graphene Oxide, Corrosion, Wear, Coating applying time
  • S. R. Kiahosseini*, M. M. Larijani, A. Afshar, M. A. Yousefpour Page 29

    In this study, the ion beam sputtering method was used to deposit the optimized ZrN coating with 1 μm thickness on AZ91 magnesium alloy at 400 °C and then the HA coatings were created on them at temperatures of 150 °C, 200, 250, 300, and 350 °C for 360 minutes. The profilometry and indentation methods for thickness and film adhesion evaluation showed that, from 150 to 300 °C the thickness decreases from 8.1 μm to 3.3 μm and dp/dr ratio increases from 0.07 to 0.2 kg/μm. The analysis of the x-ray diffraction pattern by Williamson - Hall method showed that, by increasing the temperature to 300 °C the grain growth is dominated therefore the grain size reaches to 0.36 μm, but with increasing the temperature to 350 °C, grain size decreases to 0.12 μm. The potentiodynamic polarization test showed that, all coated samples have corrosion potential close to AZ91 about 1.54 Volt vs. SCE and the corrosion current density in the deposited samples at 300°C showed the minimum current density about 0. 33 μA/cm2.

    Keywords: biomaterials, adhesion, particles escape, corrosion potential, corrosion current
  • A. Hakimizad*, K. Raeissi, M. A. Golozar, C. Blawert, M. Zheludkevich, X. Lu Page 47

    Plasma electrolytic oxidation was employed for producing alumina, alumina/titania composite and alumina/ titania composite coatings containing sodium tungstate additive. These coatings were produced in a silicatebased electrolyte on 7075 aluminum alloy using unipolar and bipolar waveforms with anodic/cathodic duty aspect ratios of 1 and 0.5. The results showed that the morphology of the coatings surfaces depends on the used waveform. By increasing the cathodic duty cycle, pancake-like morphology was converted to crater-like one. The incorporation of TiO2 nano-particles into the coatings, led to the widening the micro-pores when unipolar waveforms were used. The results revealed that the incorporation of TiO2 nano-particles doesn’t depend on the used waveforms. Titania nano-particles were incorporated into the coatings via a physical entrapping mechanism, while the adsorption mechanism of tungstate ions was electrophoretic. The corrosion resistance of the coatings was increased by increasing the cathodic duty cycle. Furthermore, the use of titania nanoparticles led to a reduction of corrosion resistance and the use of tungstate additive in bipolar waveform compensated the reduced resistance. The corrosion currents recorded 3, 5 and 3 nano-amperes for simple, composite and additive contained composite coatings respectively.

    Keywords: Plasma Electrolytic Oxidation, Composite coatings, Pulse waveform, Titania nano-particles, Sodiumtungstate additive, Corrosion behaviour
  • M. Barekat*, M. Ansari, R. Shoja-Razavi, G. R. Gordani, A. Ahmadi-Bani Page 61

    Inconel 738 superalloy is widely used for hot-section components of gas turbines. These hot-section components are exposed to an extremely oxidative environment at high temperatures and consequently their life span is dramatically decreased. Considering this problem, NiCrAlY coatings can be effectively used to protect the hotsection components. In this study, laser cladding process was used to coat a NiCrAlY alloy on the surface of Inconel 738 substrate for the purpose of improving the high-temperature oxidation resistance. In order to compare the oxidation behavior, oxidation tests at temperature of 1200 ˚C were individually conducted on Inconel 738 substrate and freestanding laser-cladded NiCrAlY coating. Laser cladding of NiCrAlY alloy resulted in the formation of hypo-eutectic dendritic γ/β structure. Moreover, the results of oxidation tests showed that the oxidation resistance of the laser-cladded coating was significantly better than that of Inconel 738 substrate and this coating can be an effective choice for protecting the hot-section components made of Inconel 738 superalloy.

    Keywords: Inconel 738 superalloy, Oxidation, NiCrAlY coating, Laser cladding
  • S. abbasi, M. Aliofkhazraei*, Gh. Barati Darband, A. Sabour Rouhaghdam Page 75

    In this study two step method was used in order to fabricate superhydrophobic surface with high corrosion resistance and chemical stability on Ti substrate. At first shot peening treatment was applied on Ti surface and then etching operation was carried out on it. Finally, silane operation was done on Ti surface in order to reduce the surface energy. The effect of shot peening treatment on wettability, corrosion behavior and long term chemical stability of fabricated superhydrophobic surface was studied. The results indicated that, the network fiber structure is in nanometer scale which bonded with functional group of methyle tricolor silane on Ti substrate. Corrosion resistance of superhydrophobic surface was analyzed by immersion, potentiodynamic polarization and EIS test in 3.5%wt NaCl solution. Also long tern stability of fabricated coating was studied by immersion in 3.5%wt NaCl solution for different times. The results showed that the highest contact angle of 159° was obtained for pre- shot peened samples. The corrosion resistance evaluation studies also indicate the high corrosion resistance of pre shot peened sample. Also the surface with high corrosion resistance indicate highest chemical stability and contact angle.

    Keywords: Corrosion resistance, superhydrophobic surface, shot peening treatment, long term stability, EIS
  • R. Sadeghi, A. Ashrafi, A. Eslami*, H .Gorji Page 91

    In this study stress corrosion cracking behavior of X70 pipeline steel after shielded metal arc welding has been investigated. For this purpose, the alloy was welded by low, medium and high rates of heat input. Microstructures of specimens were studied using light and electron microscopes. Stress corrosion cracking susceptibility was evaluated using slow strain rate tests in C2 simulated soil solution in free corrosion potential. Scanning electron microscopy was used to examine the fracture surfaces. Corrosion of different areas of weld was evaluated by potentiodynamic polarization test method. Results showed that by increasing heat input, tensile strength and hardness of welded metal reduces, larger heat affected zone (HAZ) is produced and the grain size is increased. Slow Strain Rate Test (SSRT) results showed that increasing the welding heat input will reduce the susceptibility to SCC. SEM images obtained from samples confirmed brittle fracture of specimens tested in the corrosive environment. It was also observed that the produced cracks might grow in transgranular mode. Potentiodynamic polarization tests showed the lowest rate of anodic dissolution for welded samples with higher heat inputs. Overall, results showed that by reducing heat input the susceptibility to SCC increases; this is due decrease in areas which are sensitive to crack growth and initiation.

    Keywords: Welding, Pipeline Steel, Heat Input, API-X70, Stress Corrosion Cracking