عنوان

اثر فرآیند پرس در کانال زاویه‌دار همسان (ECAP) بر ریزساختار، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی فلورایدی تیتانیوم خالص

شماره

۵۰۴۳پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

عنوان اصلي

اثر فرآیند پرس در کانال زاویه‌دار همسان (ECAP) بر ریزساختار، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی فلورایدی تیتانیوم خالص

نام عام مواد

[پایان نامه]

نام نخستين پديدآور

فاطمه فاطری

نام ناشر، پخش کننده و غيره

صنعتی سهند

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۲

نام خاص و کميت اثر

۱۱۵ص.

ساير جزييات

مصور، جدول، نمودار

مواد همراه اثر

CD

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی مواد- خوردگی و حفاظت از مواد

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۲/۰۶/۰۱

متن يادداشت

در پایان¬نامه حاضر اثر فرآیند پرس در کانال زاویه¬دار همسان (ECAP) بر مشخصه¬های ریزساختاری، خواص مکانیکی و رفتار خوردگی فلورایدی تیتانیوم خالص گرید 2 مطالعه شده است. برای حصول اهداف پروژه، کارهای مطالعاتی و تجربی در چهار فاز تعریف شد. در فاز اول، فرآیند ECAP در دمای اتاق و مسیر BC با استفاده از پرس هیدرولیک با ظرفیت اسمی kN 600 و با سرعت فک متحرک mm/s 9 انجام شد. قالب ECAP با سطح مقطع کانال دایره‌ای با قطر mm 15 و با زاویه کانال (φ) 135° و زاویه گوشه بیرونی (ψ) 20° تهیه شد. این فرآیند در چهار پاس روی نمونه¬های آنیل شده تیتانیوم صورت گرفت. با این حال، ازآنجا که پاس چهارم ECAP منجر بر بروز ترک¬های سطحی شد، این پاس از چرخه مطالعات بعدی حذف شد. در فاز دوم، تحلیل¬های متالوگرافی، پراش پرتوایکس (XRD)، میکروسکوپی الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) برای مشخصه¬یابی ریزساختار نمونه¬های آنیل و ECAP شده انجام شدند. بر اساس این مطالعات، فرآیند ECAP در پاس اول منجر به بروز دوقلویی¬ها و ساختارهای نابجایی می¬شود. با این حال، ادامه فعالیت نوارهای لغزشی سبب حاکمیت ساختارهای تکامل‌یافته نابجایی¬ها و دانه¬های فوق¬ریز در پاس¬های دوم و به‌ویژه سوم می¬شود. در فاز سوم، رفتار مکانیکی نمونه¬ها طی آزمون¬های سختی¬سنجی، کشش، ضربه و تحلیل شکست¬نگاری بررسی شد. بر این اساس، سختی نمونه‌ها از مقدار متوسط HV 147 برای نمونه آنیل به HV 173، HV 190 و HV 233 به ترتیب برای نمونه¬های یک، دو و سه پاس ECAP شده افزایش ¬می¬یابد. افزون بر این، تنش تسلیم نیز از مقدار MPa 465 برای نمونه آنیل به MPa 765 برای نمونه 3 پاس ECAP به بهای کاهش ازدیاد طول آن از 6/24 به 6/16، افزایش می¬یابد. شکست نگاری حاصل از آزمون کشش نیز حاکی از حفره¬های با عمق بیشتر برای نمونه آنیل در مقایسه با نمونه¬های دیگر و تغییر آن به الگوی رودخانه¬ای برای نمونه¬های یک و دو پاس و حفره¬های کم‌عمق برای نمونه 3 پاس است. نتایج آزمون ضربه حاکی از کاهش اولیه انرژی ضربه از J 19 به J 5 پس از یک پاس ECAP و در ادامه افزایش این پارامتر به J 9 و J 15 پس از پاس¬های دو و سه بودند. در فاز چهارم رفتار خوردگی فلورایدی نمونه¬های مختلف در محلول HF wt 1% توسط آزمون¬های الکتروشیمیایی و غیرالکتروشیمیایی بررسی شد. داده¬های آزمون غوطه¬وری 28 روزه در محلول یاد شده نشان دادند که سرعت خوردگی نمونه¬ 3 پاس ECAP شده کم¬تر از سایر نمونه¬ها و حدود نصف نمونه آنیل شده است. محصولات خوردگی تشکیل‌شده روی همه نمونه‌ها شامل فازهای TiO2 (آناتاز و روتایل)، Ti2O3 و TiOF2 بود. سرعت خوردگی به‌دست‌آمده از آزمون¬ پلاریزاسیون پتانسیودینامیک (PDP) به ترتیب برای نمونه¬های آنیل شده و 1، 2 و 3 پاس ECAP شده برابر با 110، 152، 118 و 78 میکروآمپر بر سانتی¬متر مربع بود. مشاهدات FESEM از فیلم¬های خوردگی تشکیل‌شده پس از این آزمون نشان دادند که فیلم خوردگی روی نمونه 3 پاس ECAP شده در مقایسه با سایر نمونه¬ها یکنواخت¬تر و غنی¬تر از اکسیژن و فلوئور است. افزون بر این، داده¬های حاصل از آزمون¬ طیف¬سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) نشان دادند که مقاومت فیلم خوردگی یاد شده و مقاومت پلاریزاسیون برای نمونه¬ با 3 پاس ECAP به ترتیب برابر با Ω.cm2 70 و Ω.cm2 243 است که این مقادیر در مقایسه با سایر نمونه¬ها حدود 5/1 برابر بزرگ‌تر هستند. داده¬های حاصل از آزمون طیف¬سنجی نوری تخلیه تابشی (GDOES) برای نمونه¬های غوطه¬ور شده در محلول HF wt 1% نشان دادند که پیکربندی فیلم خوردگی روی تمام نمونه¬ها به‌صورت یک لایه بیرونی غنی از اکسیژن و فلوئور و یک لایه درونی غنی از اکسیژن است. با این حال، ضخامت لایه درونی یاد شده برای نمونه 3 پاس بیش از دو برابر سایر نمونه¬ها است. با تکیه بر نتایج حاصله و روابط نفوذ، یک مدل فیزیکی برای تببین رفتار خوردگی بهبودیافته نمونه با 3 پاس ECAP ارائه شده است.

متن يادداشت

In the present work, the effects of the Equal Channel Angular Pressing (ECAP) process on the microstructural characteristics, mechanical properties, and fluoride-induced corrosion behavior of pure Grade 2 titanium are comaparatively investigated. The project objectives were pursued through both theoretical and experimental works, which were divided into four phases. In the first phase, the ECAP process was conducted at room temperature using a hydraulic press with a nominal capacity of 600 kN and a movable die speed of 9 mm/s along the BC route. The ECAP die was designed with a circular cross-sectional channel of 15 mm diameter, an angular channel orientation (φ) of 135°, and an external corner angle (ψ) of 20°. This process was applied to annealed titanium samples in four passes. However, due to the occurrence of surface cracks after the fourth ECAP passes, this pass was excluded from subsequent investigations. In the second phase, metallographic analyses, X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and transmission electron microscopy (TEM) were performed to characterize the microstructure of both annealed and ECAPed samples. These analyses revealed that the first ECAP pass led to the formation of twins and dislocation structures. Nevertheless, the continuous activity of slip bands contributed to the dominance of evolved dislocation structures and ultrafine grains in the second and especially the third passes. In the third phase, mechanical behavior was examined through hardness, tensile, and impact tests, as well as fracture analysis. Results indicated that the hardness increased from an average of 147 HV for the annealed sample to 173 HV, 190 HV, and 233 HV for the 1, 2, and 3-passes ECAPed samples, respectively. Moreover, the yield strength increased from 465 MPa for the annealed sample to 765 MPa for the 3-passes ECAPed sample, alongside a decrease in elongation from 24.6% to 16.6%. Tensile test data revealed a transition in fracture mode from shallow dimples for the annealed sample to a river-like pattern for the 1 and 2-pass samples, and again to shallow dimples for the 3-passes sample. In the fourth phase, the fluoride corrosion behavior of various samples was examined in a 1% HF solution using electrochemical and non-electrochemical tests. Corrosion tests conducted over a 28-day immersion period in the mentioned solution revealed that the corrosion rate of the 3-passes ECAPed sample was significantly lower than that of the other samples, approximately half of that for the annealed sample. The corrosion products formed on all samples included TiO2 phases (anatase and rutile), Ti2O3, and TiOF2. The corrosion rates obtained from Potentiodynamic Polarization (PDP) testing were 110, 152, 118, and 78 μA/cm² for the annealed, 1, 2, and 3-passes ECAPed samples, respectively. FESEM observations of the corrosion films formed after these tests demonstrated that the corrosion film on the 3-passes ECAPed sample was more uniform and enriched with oxygen and fluorine compared to the other samples. Additionally, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) data indicated that the corrosion film resistance and polarization resistance for the 3-pass ECAPed sample were 70 Ω.cm² and 243 Ω.cm², respectively, which were more than 50% higher compared to the other samples. Based on the obtained results and diffusion equations, a physical model was proposed to elucidate the improved corrosion behavior of the 3-passes ECAPed sample.

عنوان گونه گون

Effect of Equal Channel Angular Pressing (ECAP) on Microstructure, Mechanical Properties and HF Corrosion Behavior of Pure Titanium

موضوع مستند نشده

تیتانیوم

موضوع مستند نشده

تغییر شکل پلاستیک شدید

موضوع مستند نشده

پرس در کانال زاویه‌دار همسان

موضوع مستند نشده

خوردگی فلورایدی

اصطلاح موضوعی

تیتانیوم؛ تغییر شکل پلاستیک شدید؛ پرس در کانال زاویه‌دار همسان؛ ریزساختار؛ خوردگی فلورایدی

اصطلاح موضوعی

Titanium; Severe plastic deformation; Equal channel angular pressing; Microstructure; Fluoride-induced corrosion

مستند نام اشخاص تاييد نشده

فاخری، فاطمه

عنصر شناسه اي

پورعلی

عنصر شناسه اي

توانگر

عنصر شناسه اي

حجازی

عنصر شناسه اي

ناصری

ساير عناصر نام

، صادق

ساير عناصر نام

، رضا

ساير عناصر نام

، سینا

ساير عناصر نام

، رضا

کد نقش

استاد راهنما

کد نقش

استاد راهنما

کد نقش

استاد مشاور

کد نقش

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

صنعتی سهند

کشور

ایران

سازمان

دانشگاه صنعتی سهند

شماره بازیابی

مواد، ۷۰۷۵۱، ۱۴۰۲

فرمت انتشار

p

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y