ارزیابی رفتار خوردگی نواحی مختلف ورق تیتانیم Ti-6Al-4V جوشکاری شده با روش اصطکاکی اغتشاشی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر (اصفهان)

2 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر (اصفهان)

چکیده

فرآیند جوشکاری ذوبی می‌تواند رفتار خوردگی آلیاژ تیتانیم Ti-6Al-4V را تضعیف نماید. علت آن را می‌توان ناشی از وجود معایب متالورژیکی از جمله ناپیوستگی‌های ساختاری، جذب اکسیژن، نیتروژن و حفره‌دار شدن دانست. در صورتی که از جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده شود، رفتار خوردگی مناسب‌تری حاصل خواهد شد. در این تحقیق از ورق آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V به ضخامت 3 میلی‌متر جهت جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی استفاده شد. ریزساختار جوش با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز عنصری و فازی ناحیه اغتشاش با روش طیف‌نگار تفکیک انرژی و پراش اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفت. رفتار خوردگی سطح جوش با استفاده از دستگاه پتانسیواستات و محلول 5/3 درصد کلرید سدیم ارزیابی شد. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که وجود شیب حرارتی به همراه سایش پین باعث بوجود آمدن ساختارهای متفاوت با ترکیب شیمیایی گوناگون در نواحی مختلف جوش می‌شود بنحوی که ناحیه اغتشاش دارای فازهای آلفا و بتای تبلور یافته بهمراه مقدار قابل توجهی تنگستن بوده ولی ناحیه انتقال دارای مجموعه‌ای از ساختارهای لایه‌ای، هم محور و بای‌مودال است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و نتایج آنالیز عنصری نشان دهنده غیر یکنواخت بودن ترکیب شیمیایی و وجود فازهای گوناگون در مناطق مختلف جوش بود. این موضوع باعث شده که مقاومت به خوردگی ناحیه انتقال از ناحیه اغتشاش کمتر و رفتار خوردگی هر دو ناحیه از فلز پایه ضعیف‌تر باشد. نتایج نشان داد نواحی اغتشاش، انتقال و فلز پایه به ترتیب با شدت جریان‌های 126/3 ، 832/1 و 530/0 میکروآمپر و پتانسیل‌های 240- ، 226- و 172- میلی‌ولت خورده شده است. 

کلیدواژه‌ها


1.      C. Leyens, M. Peters, 2003. Titanium and titanium alloys- Fundamental and Applications. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

2.      J. M. Donachie, 2000, Titanium- A Technical Guide. Second Edition, ASM international, OH, United States of America.

3.      V. S. Raja, R. D. Angal, and M. Suresh, Effect of widmanstatten structure on protection potential of Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (0.1Si) alloy in 1 M NaBr solution. Corrosion Science, 49 (1993) 2-7.

4.      R. Mythili, R. Mythili, V. Thomas Paul, S. Saroja, M. Vijayalakshmi and V.S. Raghunathan,, Study of transformation behavior in a Ti-4.4Ta-1.9Nb alloy, Mater. Sci. and Eng., A 390 (2005) 299-312.

5.      M. R. Abou Shahba, A. Waffa, E. Azza, S. Amal and M. Safaa, Corrosion and Inhibition of Ti-6Al-4V Alloy in NaCl Solution,  Int. J. Electrochem. Sci, 6 (2011) 5499 - 5509.

6.      V. Zwilling, E. Darque, A. Boutry, D. David, M. Y. Perrin and M. Aucouturier, Structure and physicochemistry of anodic oxide films on titanium and Ti-6Al-4v alloy, Surf. Interface Anal., 27 (1999) 629-637.

7.      M. Metikos-Hukovic, A. Kwokal and J. Piljac, The influence of niobium and vanadium on passivity of titanium based implants in phys,. Biomaterials,24 (2003) 3765-3775.

8.      H. B. Bomberger, P. J. Camboure and G. E. Hutchinson, Corrosion Properties of Titanium in Marine Environment, J. Electrochem. Soc., 101 (1954) 442-447.

9.      S. S. Ushkov and A. S. Kudryavtsev, The Main Problems of Titanium and Titanium Alloys Civil Application,CRISM "PROMETEY", 2010, www.ginattatecnologie.it.

10.    P. O. Kanchanbagh and I. Gurrappa, Characterization of titanium alloy Ti-6Al-4V for chemical, marine and industrial applications. Materials Characterization, 51 (2003) 131-139.

11.    M. Atapour, A. Pilchak, G. S. Frankel and J. C. Williams, Corrosion Behavior of Friction Stir-Processed and Gas Tungsten Arc-Welded Ti-6Al-4V, Metallurgical and Materials Transaction A, 41 (2010) 2318-2327.

12.    Z. Han, H. Zhao, X. F. Chen and H.C. Lin, Corrosion behavior of Ti-6Al-4V alloy welded by scanning electron beam, Materials Science and Engineering, A 277 (2000) 38-45.

13.    H. Sabet1, N. Mirza Mohammad and Z. Moniri, Improving Corrosion Resistance of Ti-6Al-4V Alloy Weld Metal by Grain Size Refining. Journal of Applied Chemical Research, 17 (2011) 59-64.

14.    M. Atapour, A. Pilchak, G. S. Frankel and J. C. Williams, Corrosion behaviour of investment cast and friction stir processed Ti–6Al–4V. Corrosion Science, 52 (2010) 3062-3069.

15.    S. Sundaresan, G. D. J. Ram and G. M. Reddy, Microstructural refinement of weld fusion zone in a/b titanium alloys using pulsed current welding. Mater. Sci. Eng., A 262 (1999) 88-100.

16.    E. N. Codaro R. Z. Nakazato, A. L. Horovistiz, L. M. F. Ribeiro, R. B. Ribeiro and L.R.O. Hein, An image analysis study of pit formation on Ti-6Al-4V, Mater. Sci. Eng, A 341 (2003) 202-210.

17.    E. Blasco-Tamarit, A. Lgual-Murioz, J. Garcia Anton and D. M. Garcia-Garcia, Galvanic corrosion of titanium coupled to welded titanium in LiBr solutions at different temperatures. Corr. Sci., 51 (2009) 1095-1102.

18.    K. Kitamura, H. Fujii, Y. Lwata, Y. S. Sun and Y. Morisada, Flexible control of the microstructure and mechanical properties of friction stir welded Ti–6Al–4V joints. Materials and Design, 46 (2013) 348-354.

19.    M. Esmaily, S. Nooshin Mortezavi, P. Todehfalah and M. Rashidi, Microstructural characterization and formation of alpha' martensite phase in Ti–6Al–4V alloy butt joints produced by friction stir and gas tungsten arc welding processes. Materials and Design, 47 (2013) 143-150.

20.    L. Zhou, H. J. Liu, and Q. W. Liu, Effect of rotation speed on microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V friction stir welded joints. Materials & Design, 31 (2010) 2631-2636.

21.    H. J. Liu, L. Zhou, and Q. W. Liu, Microstructural characteristics and mechanical properties of friction stir welded joints of Ti-6Al-4V titanium alloy. Materials and Design, 31 (2010) 1650-1655.

22.    A. L. Pilchak, A. L., Tang, W., Sahiner and H., Reynolds, J. C., Microstructure Evolution during Friction Stir Welding of Mill-Annealed Ti-6Al-4V. Metallurgical and Materials Transactions A,  42 (2011) 745-762.