Закономірності корозійно-втомного руйнування поверхнево зміцнених алюмінієвих сплавів - Автореферат

Алюміній та його сплави широко застосовуються у різних галузях промисловості, що обумовлено високими експлуатаційними та технологічними властивостями. На сьогодні добре вивчено вплив різних видів обробки на корозійні та електрохімічні властивості алюмінієвих сплавів у різних середовищах (В.Д.Вальков, В.в.Герасимов, И.Л. Вивчити вплив агресивності середовища на корозійні та корозійно-втомні властивості сплавів Д16Т та АК9М2, вибрати розчин для мікроелектрохімічних досліджень алюмінієвих сплавів. Вивчити характер та механізм корозійно-втомного руйнування сплаву Д16Т при корозійній втомі та вплив на нього поверхневої пластичної деформації. Дослідити вплив цинкового і нікелевого гальванічних покриттів та комбінованого виду обробки (ППД ГП) на корозійно-електрохімічні властивості та корозійно-втомну міцність сплаву Д16T.У вступі обґрунтовано актуальність досліджень впливу поверхневого пластичного деформування та нанесення покриттів катодного і анодного типу на процеси корозійного та корозійно-втомного руйнування алюмінієвих сплавів у середовищах різної агресивності сформульовано мету й завдання досліджень, показано наукову новизну практичну цінність одержаних результатів. У першому розділі коротко проаналізовано вплив структури та середовища на корозійно-електрохімічні властивості сплавів на основі алюмінію, а також сучасні уявлення про процеси корозійно-втомного руйнування і його характерні ознаки та розглянуто методи підвищення втомних і корозійно-втомних характеристик алюмінієвих сплавів. Застосовували два методи поверхневої обробки: обробку кульками і обкочування роликами, для визначення впливу форми дробу, сплав АК9М2 додатково обробляли корундом неправильної геометричної форми. Враховуючи, що сплав Д16Т характеризується структурною гетерогенністю, були проведені дослідження його поверхні за допомогою капілярних зондів, заповнених дистильованою водою, 3%-ним розчином NACL та розчином МЕХ. У четвертому розділі наведено результати досліджень сплавів Д16Т та АК9М2, зміцнених ППД обкочуванням роликами та дробоструминною обробкою, на корозійну втому, а також проаналізовано характер та механізм руйнування сплавів.У дисертації досліджено вплив різних видів поверхневої обробки на корозійну стійкість, електрохімічні властивості та корозійну втому алюмінієвих сплавів. Показано можливість використання для мікроелектрохімічних досліджень, сплавів на основі алюмінію, розчину МЕХ (0,045 % H2SO4 0,14% H2O2 0,00001% K2Cr2O7), який при низькій електропровідності забезпечує розчинення матеріалу в електрохімічно-активному стані. Встановлено, що поверхневе пластичне деформування приводить до підвищення швидкості корозії сплаву Д16Т, причиною чого є збільшення ефективності катодних процесів через зростання кількості та диспергування інтерметалідних фаз під час ППД. Дробоструминна обробка та обкочування роликами, при забезпеченні однакової величини напружень стиску, підвищують границю втоми дюралюмінію у повітрі однаково у 1,3 рази, а в 3%-му розчині NACL ефективнішим є обкочування роликами, що повязано із нижчою електрохімічною гетерогенністю поверхні та більшою рівномірністю корозійних процесів. Встановлено, що обкочування роликами і струминна обробка круглим дробом підвищують границю втоми литого сплаву АК9М2 на повітрі у ~1,5 рази, а в 3%-му розчині NACL у 2,4 рази.

Основний ЗМІСТ роботи

корозія зміцнений алюмінієвий сплав

У дисертації досліджено вплив різних видів поверхневої обробки на корозійну стійкість, електрохімічні властивості та корозійну втому алюмінієвих сплавів.

Показано можливість використання для мікроелектрохімічних досліджень, сплавів на основі алюмінію, розчину МЕХ (0,045 % H2SO4 0,14% H2O2 0,00001% K2Cr2O7), який при низькій електропровідності забезпечує розчинення матеріалу в електрохімічно-активному стані. Опрацьовано методику визначення локальних електрохімічних параметрів поверхні сплавів із застосуванням капілярних зондів діаметром біля 1 мкм.

Встановлено, що поверхневе пластичне деформування приводить до підвищення швидкості корозії сплаву Д16Т, причиною чого є збільшення ефективності катодних процесів через зростання кількості та диспергування інтерметалідних фаз під час ППД. Дробоструминна обробка та обкочування роликами, при забезпеченні однакової величини напружень стиску, підвищують границю втоми дюралюмінію у повітрі однаково у 1,3 рази, а в 3%-му розчині NACL ефективнішим є обкочування роликами, що повязано із нижчою електрохімічною гетерогенністю поверхні та більшою рівномірністю корозійних процесів.

Виявлено, що втомні та корозійно-втомні тріщин в сплаві Д16Т зароджуються біля інтерметалідних включень, які руйнуються під час механічних навантажень з утворенням тріщин, перпендикулярних до дії нормальних напружень. Показано, що розповсюдження макротріщин під кутом близьким до 45°, в сплаві Д16Т викликане розшаровуванням матеріалу в процесі деформування, яке посилюється у корозивному середовищі міжкристалітною корозією.

Встановлено, що обкочування роликами і струминна обробка круглим дробом підвищують границю втоми литого сплаву АК9М2 на повітрі у ~1,5 рази, а в 3%-му розчині NACL у 2,4 рази. Це пояснюється заліковуванням поверхневих дефектів, які є концентраторами напружень та дією у поверхневих шарах сплаву напружень стиску. Обробка поверхні корундом неправильної геометричної форми понижує витривалість сплаву як у повітрі, так і в корозивному середовищі внаслідок появи під час ППД у поверхневих шарах мікротріщин.

Безпористе нікелеве гальванічне покриття підвищує корозійну тривкість ненавантаженого сплаву Д16Т у хлоридвмісному середовищі до 35 разів, але знижує границю втоми у повітрі і в 3%-му розчині NACL у ~ 2,5 рази, через формування напружень розтягу. Нанесення покриття на попередньо зміцнену ППД поверхню практично не змінює витривалість сплаву Д16Т як у повітрі, так і в середовищі.

Встановлено, що цинкове покриття, за рахунок протекторного захисту, суттєво знижує швидкість розчинення дюралюмінію в 3%-му розчині NACL. Нанесення покриття на шліфовану поверхню незначно понижує значення границі втоми, але підвищує її на 25-30% у корозивному середовищі, із-за протекторній дії. Цинкування зразків сплаву, з попередньо зміцненою поверхнею, повністю нівелює негативний вплив середовища.

Комбінований вид обробки алюмінієвих сплавів, який включає в себе поверхневе пластичне деформування і нанесення цинкового або нікелевого гальванічних покриттів є перспективним для формування паяних та зварених зєднань цих сплавів для авіабудівної та інших галузей промисловості.

1. Винар В. Втома, корозійна втома і електрохімічні характеристики сплаву Д16Т після поверхневого пластичного деформування // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2004. - №5. - С. 116-117.

2. Похмурський В., Хома М., Винар В.А. Вплив поверхневої обробки на корозійну тривкість та витривалість алюмінієвого сплаву Д16Т // Вісник Національного технічного університету „Харківський політехнічний інститут”: Збірник наукових праць. Тематичний випуск „ Хімія, хімічна технологія та екологія”. - Харків: НТУ „ХПІ”, 2005. - №15. - С. 131-134.

3. Хома М.С., Винар В.А. Підвищення втомних та корозійно-втомних характеристик алюмінієвих сплавів Д16Т і АК9М2 обкочуванням роликами. // Вісник Хмельницького національного університету. „Технічні науки”. - 2005. №1, - С 31-35.

4. Wplyw powierzchnowego odksztalcenia plastycznego stopu aluminium D16T na jego korozje zmeczniowa i charakterystyki elektrochemiczne / V. Pokhmurskii, A. Nakonieczny, L. Kwiatkowski, M. Khoma, V. Vynar, G. Monka / Ochrona prezd korozja. - 2002. - № 11A. - S. 191-194.

5. Механоелектрохімічні властивості сплаву Д16Т після різних видів поверхневої обробки / А.Наконечний, М.Хома, В. Винар, Л. Квятковський, Р.Мардаревич, О.Ковтун // Фіз.-хім. механіка матеріалів. Спец. вип. - 2004.- Т.2. - С. 698-702.

6. Pokhmursky V.I., Khoma M.S., Vynar V.А. Influence of superficial processing on electrochemical properties and corrosion endurance of an aluminium alloy // Proceedings of EUROCORR 2005. “Environment Sensitive Fracture”. - Lisboa (Portugal), 2005. - CD ROM. 495 р.

7. Винар В., Ковтун О. Вплив електролітичного нікелювання на електрохімічні та корозійно-механічні властивості алюмінієвого сплаву Д16Т // Матеріали Х Наук. конф. “Львівські хімічні читання - 2005”. - Львів, 2005. - С. Ф295. (тези)

8. Peculiarities of corrosion fatigue damage of surface-hardened aluminium alloys / V. Pokhmurskii, A. Nakonieczny, M. Khoma, V. Vynar, L. Kwiatkowski // Inzynieria powierzchni. - 2005. - № 2A. - S. 117-121.

9. Винар В. Вплив поверхневого пластичного деформування алюмінієвого сплаву АК9М2 на його втому та корозійну втому // Матеріали XVIII Наук.-техн. конф. молодих науковців і спеціалістів ФМІ НАН України (КМН - 2003). - Львів, 2003. - С. 32-34.

10. Винар В., Ковтун. О., Чучман М. Зміна електрохімічних та мікроелектрохімічних характеристик алюмінієвого сплаву Д16Т після поверхневого пластичного деформування. Матеріали ХІХ Наук.-техн. конф. молодих науковців і спеціалістів ФМІ НАН України (КМН - 2005). - Львів, 2005. - С. 27-30.

Размещено на .ru