نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

مشخصه یابی سطحی و رفتار خوردگی آلیاژ مونل 400 پس از فرآیند میکروساچمه پاشی پرانرژی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار دانشکده مهندسی مواد - دانشگاه صنعتی سهند تبریز
2 دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی سهند تبریز
3 دانشکده شیمی و مواد نو - دانشگاه زیگن آلمان
چکیده
در بررسی حاضر، ساختار سطحی و رفتار خوردگی آلیاژ مونل 400 پس از فرآیند میکروساچمه‌پاشی پرانرژی به صورت مقایسه‌ای با همتای آنیل انحلالی شده آن مورد مقایسه قرار می‌گیرد. برای نیل به هدف این بررسی، آزمون‌های سنجش میکروسختی و زبری، پراش پرتو ایکس سطحی (GI-XRD)، میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی (FE-SEM) و میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) جهت مشخصه‌یابی لایه‌های سطحی در نمونه‌های میکروساچمه‌پاشی شده و آنیل انحلالی شده به کار گرفته شدند. بر اساس نتایج حاصله، فرآیند یاد شده باعث کاهش اندازه دانه سطحی از گستره حدود µm 4±30 تا nm 5±76 و افزایش چگالی ساختارهای نابجایی‌ در سطح می‌شود. افزون بر این، آزمون‌های خوردگی الکتروشیمیایی در محیط HCl جهت مقایسه رفتار خوردگی سطوح آنیل و میکروساچمه‌پاشی شده نیز به کار گرفته شدند. بر اساس نتایج حاصل از آزمون‌ پلاریزاسیون پتانسیودینامیک چرخه-ای، نمونه میکروساچمه‌پاشی شده در مقایسه با نمونه آنیل شده، چگالی جریان خوردگی اولیه بالاتری به بهای چگالی جریان رویینگی کمتر از خود نشان می‌دهد. پتانسیل رویینگی مجدد برای نمونه میکروساچمه‌پاشی شده حدود mV 150+ بالاتر از نمونه آنیل انحلالی بود که گواهی بر مقاومت بالاتر این نمونه در برابر خوردگی موضعی است. بر اساس برازش داده‌های حاصل از آزمون طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، مقاومت پلاریزاسیون فیلم رویین در نمونه میکروساچمه‌پاشی شده بیش از دو برابر این مقدار برای نمونه آنیل انحلالی است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]         J.R. Davis, Nickel, cobalt, and their alloys, ASM international, 2000.
[2]         M. Nallusamy, M. Suriyaprakash, and K. Kiran, Experimental investigations on mechanical properties and microstructure of TIG welded monel 400 alloys, Materials Today Proceeding 62 (2022) 2261–2265.
[3]         L.E. Shoemaker, and G.D. Smith, A century of monel metal: 1906–2006, JOM. 58 (2006) 22–26.
[4]         S. Metals, High-performance alloys for resistance to aqueous corrosion, SM Aqueous Corrosion Book 28 (2000) 68.
[5]         A.P. Krelling, F.S. Melo, E.A.S. Almeida, C.E. Da Costa, and  J.C.G. Milan, Microstructure and properties of borided Monel 400 alloy, Materials Research. Express. 6 (2019) 106410.
[6]         M.M. Ghorbani, R. Taherian, and M. Bozorg, Investigation on physical and electrochemical properties of TiN-coated Monel alloy used for bipolar plates of proton exchange membrane fuel cell, Materials Chemistry and Physics 238 (2019) 121916.
[7]         K. Jahns, A.S. Ulrich, C. Schlereth, L. Reiff, U. Krupp, and M.C. Galetz, The Effect of Cu Content and Surface Finish on the Metal Dusting Resistance of Additively Manufactured NiCu Alloys, Oxidation of Metals 96 (2021) 241-256.
[8]         J. Zheng, K. Li, Y. Zhang, K. Zhan, Z. Yang, B. Zhao, Z. Wang, and V. Ji, Surface characteristic and corrosion resistance of different plasma-sprayed coatings (Zn, Al6061and Zn/23Al) on S960 high strength steel with subsequent micro-shot peening, Surface and Coatings Technology 451 (2022) 129046.
[9]         D.A. Hughes, and N. Hansen, Graded Nanostructures Produced by Sliding and Exhibiting Universal Behavior, Physical Review Letters 87.13 (2001) 135503.
[10]       Y. Chen, J. Du, S. Deng, L. Tian, and K. Hu, Effect of ultrasonic shot peening duration on the microstructure and mechanical properties of CrMnFeCoNi high-entropy alloy, Journal of Alloys and Compounds 934 (2023) 168023.
[11]       W.L. Li, N.R. Tao, and K. Lu, Fabrication of a gradient nano-micro-structured surface layer on bulk copper by means of a surface mechanical grinding treatment, Scripta Materialia 59.5 (2008) 546-549.
[12]       X. Zhang, M. Yang, C. Zhou, N. Fu, W. Huang, and Z. Wang, A comprehensive review of fatigue behavior of laser shock peened metallic materials, Theoretical and Applied Fracture Mechanics (2022) 103642.
[13]       B. Altan, Severe plastic deformation: toward bulk production of nanostructured materials, Nova Publishers, 2006.
[14]       M. Wen, G. Liu, J. Gu, W. Guan, and J. Lu, Dislocation evolution in titanium during surface severe plastic deformation, Applied Surface Science 255.12 (2009) 6097-6102
[15]       S. Allain, J.-P. Chateau, O. Bouaziz, S. Migot, and N. Guelton, Correlations between the calculated stacking fault energy and the plasticity mechanisms in Fe–Mn–C alloys,  Materials Science and Engineering  A 387 (2004) 158-162.
[16]       C. Suryanarayana, Structure and properties of nanocrystalline materials, Bulletin of Materials Science 17 (1994) 307-346.
[17]       C. Suryanarayana,  and C.C. Koch, Nanocrystalline materials–Current research and future directions, Hyperfine Interact. 130 (2000) 5–44.
[18]       A.R. Paul, M.C. Naik, and K.N.G. Kaimal, Mass transport of Chromium and Nickel in Monel-400, Journal of Nuclear Materials 58.2 (1975) 205-210 J.
[19]       S. Pour-Ali, A.-R. Kiani-Rashid, A. Babakhani, S. Virtanen, and M. Allieta, Correlation between the surface coverage of severe shot peening and surface microstructural evolutions in AISI 321: A TEM, FE-SEM and GI-XRD study, Surface and Coatings Technology 334 (2018) 461-470.
[20]       J.C. Villegas, and L.L. Shaw, Nanocrystallization process and mechanism in a nickel alloy subjected to surface severe plastic deformation, Acta Materialia 57.19 (2009) 5782-5795
[21]       M. Hassani, K.S. Cho, H.-J.L. Voigt, M. Guagliano, and C. Schuh, Experimental assessment and simulation of surface nanocrystallization by severe shot peening, Acta Materialia 97 (2015) 105-115.
[22]       C. Ye, A. Telang, A.S. Gill, S. Suslov, Y. Idell, K. Zweiacker, J.M.K. Wiezorek, Z. Zhou, D. Qian, S.R. Mannava, and V.K. Vasudevan, Gradient nanostructure and residual stresses induced by Ultrasonic Nano-crystal Surface Modification in 304 austenitic stainless steel for high strength and high ductility, Materials Science and Engineering: A 613 (2014) 274-288.
[23] S. Pour-Ali, A. Kiani-rashid, A. Babakhani, and A. Davoodi, Enhanced protective properties of epoxy/polyaniline-camphorsulfonate nanocomposite coating on an ultrafine-grained metallic surface, Applied Surface Science 376 (2016) 121–132.
[24] E. McCafferty, Introduction to corrosion science. Springer Science & Business Media, 2010.
[25]   K.D. Ralston and N. Birbilis, Effect of grain size on corrosion: a review, Corrosion 66 (2010) 075005-075005.
[26]  E. Bettini, C. Leygraf, and J. Pan, Nature of current increase for a CoCrMo alloy: "transpassive" dissolution vs. water oxidation, International Journal of Electrochemistry Science 8 (2013) 11791–11804.
[27]   M. Ouyang, J. Pan, F. Cai, C. Wang, H. Liu, J. Li, and X. Xiao, Corrosion behaviour of super ferritic stainless steel 020Cr25MoCuNbTi in the waste phosphoric acid of a surface treatment process, Corrosion Science 212 (2023) 110921.