رفتار خوردگی آلیاژهای آلومینیوم 5052 و 6061 در محیط اعماق دریا

خوردگی-رفتار-از-5052-و-6061-آلومینیوم-آلیاژهای در اعماق دریا.pdf

رفتار خوردگی آلیاژهای آلومینیوم 5052 و 6061 در محیط دریای عمیق{2}}

آلیاژ آلومینیوم دارای چگالی کم، مقاومت در برابر خستگی عالی، استحکام ویژه بالا و سفتی ویژه بالا است. این یکی از متداول ترین مواد ساختاری فلزات غیرآهنی در صنعت است. این مقاومت در برابر خوردگی قوی دارد و به طور فزاینده ای در مهندسی دریایی استفاده می شود. گسترده داده های خوردگی واقعی آلیاژ آلومینیوم خارجی برای اولین بار در دهه 1940 در طول آزمایشات قرار گرفتن در معرض در منطقه کانال پاناما جمع آوری شد.
از سال 1962 تا 1970، نیروی دریایی ایالات متحده آزمایش‌های-در مقیاس بزرگ-قرار گرفتن در معرض دریا را در پورت واینمی، کالیفرنیا انجام داد.

مواد در معرض 475 آلیاژ شامل هفت نوع آلیاژ آلومینیوم: 1100، 2014، 3003، 5052، 5083، 6061 و 7002 می باشد. آزمایشات مواجهه با خوردگی در دریاهای کم عمق و همچنین در محیط های 200 متری اعماق{00} انجام شده است. بررسی عملکرد خوردگی مواد زیر.

ترکیب شیمیایی آلیاژهای آلومینیوم 5052 و 6061

تأثیر عناصر آلیاژی بر مقاومت در برابر خوردگی آلیاژ آلومینیوم

عناصر آلیاژی در آلیاژهای آلومینیوم عمدتاً با تشکیل اجزاء و آلیاژهای مختلف بر مقاومت خوردگی آنها تأثیر می گذارد [M, 11, 14-22].
اجزای اصلی آلیاژ آلومینیوم 5052 ترکیب بین فلزی Al6 (Fe, Mn) و فاز P (Mg2Al3) است. پتانسیل ترکیب بین فلزی Al6 (Fe، Mn) تقریباً 700- میلی ولت است (psSCE، در زیر ببینید)، که کمی بیشتر از ماتریس است. فاز کاتد دارای پتانسیل 800- میلی ولت است، در حالی که فاز Lu (Mg2Al3) دارای پتانسیل تقریباً 920- میلی ولت است که کمی کمتر از پتانسیل ماتریس است و به عنوان آند 116_181 عمل می کند.

فازهای ناخالصی AlFe{0}Si و Mg2Si اکثر آلیاژ آلومینیوم 6061 را تشکیل می دهند. پتانسیل فاز A1Fe{4}}Si حدود 200- میلی ولت است که بسیار بیشتر از پتانسیل ماتریس است و به صورت فاز کاتدی وجود دارد. پتانسیل فاز Mg2Si در حدود -1200 میلی ولت است که بسیار کمتر از پتانسیل بستر است و به عنوان یک آند عمل می کند [119_221].
هر دو فاز دوم و ماتریس آلیاژ آلومینیوم یک میکروکوپل را تشکیل می دهند. اثرات میکروکوپل آلیاژهای آلومینیوم 5052 و 6061 به دلیل ریزساختارهای متفاوت آنها متفاوت است.فاز کم پتانسیل Mg2Al3 در آلیاژ آلومینیوم 5052 ترجیحاً به عنوان آند خورده می شود، در حالی که فاز Al{2}}Fe{3}}Mn پتانسیل بالایی نسبت به بستر دارد و باعث خوردگی بستر می شود. در آلیاژ آلومینیوم 6061، فاز دوم Mg2Si پتانسیل پایینی نسبت به بستر دارد و به عنوان آند عمل می کند و ترجیحاً خورده می شود. فاز Al-Fe^Si، با پتانسیل بالا نسبت به بستر، به عنوان فاز کاتد عمل می‌کند و باعث خوردگی زیرلایه اطراف و تسریع خوردگی آلیاژ آلومینیوم 6061 می‌شود.

در مقایسه با آلیاژهای آلومینیوم 5052 و 6061، دو فاز در آلیاژهای آلومینیوم 6061 اختلاف پتانسیل بیشتری دارند و تأثیر میکروکوپل‌ها قوی‌تر است و آنها را در برابر خوردگی حفره‌ای حساس‌تر می‌کند. پس از ایجاد خوردگی حفره ای، به سرعت پخش می شود و در نهایت باعث سوراخ شدن خوردگی می شود. آلیاژ آلومینیوم 5052 دارای اختلاف پتانسیل کمتری بین دو فاز نسبت به آلیاژ آلومینیوم 6061، اثر میکروکوپل کوچکتر و درجه حفره شدن تا حدودی کمتر است.

تأثیر عوامل محیطی اعماق دریا بر خوردگی آلیاژهای آلومینیوم

احتراق آلیاژهای آلومینیوم را می توان به دو مرحله تقسیم کرد: هسته زایی و انتشار حفره ای. سه تئوری اساسی در مورد دلایل پارگی فیلم غیرفعال و هسته‌زایی حفره‌ای ناپایدار وجود دارد که عبارتند از مکانیسم نفوذ یون، مکانیسم گسیختگی فیلم غیرفعال و فرآیند جذب. مکانیسم نفوذ یون کلرید در نظر گرفته شده است. هنگامی که آنیون های تهاجمی (مانند کلر) روی لایه غیرفعال جذب می شوند، شعاع یون کلرید متوسط ​​است و به راحتی از آن عبور می کند. یون های القایی قوی رسانا، بنابراین چگالی جریان بالایی را می توان در یک نقطه خاص از فیلم حفظ کرد و کاتیون ها تشویق می شوند که به طور تصادفی حرکت کنند. خوردگی حفره ای زمانی رخ می دهد که میدان الکتریکی در سطح مشترک محلول فیلم به یک مقدار بحرانی برسد [241]. مدل نقص نقطه Macxloiiald برای توضیح چگونگی گسیختگی فیلم‌های غیرفعال ایجاد شد. آنیون‌های تهاجمی (مانند Cl_) روی سطح اکسید جذب می‌شوند و با کاتیون‌ها در سطح مشترک یون/محلول واکنش می‌دهند و جای خالی کاتیون را در فیلم غیرفعال تشکیل می‌دهند. این جاهای خالی کاتیونی به سمت تماس فیلم فلزی{11}} جذب می شوند. هنگامی که جای خالی کاتیون اضافی به تماس فلز/فیلم می رسد و نمی توان آن را خورد، "خوشه های خالی" ایجاد می کنند که با موفقیت فیلم غیرفعال را از بستر فلزی جدا می کند و در نتیجه حفره ایجاد می کند و فرضیه جذب به عنوان خوردگی حفره ای شناخته می شود.

وقوع به دلیل جذب رقابتی کلر و O126 است. هنگامی که گودال خوردگی ایجاد شد، خوردگی حفره ای به سرعت پیشرفت می کند. این به دلیل اسیدیته و فرآیند اتوکاتالیز درون گودال است. حالت (پتانسیل منفی تر است) به آند تبدیل می شود.

سطح آلیاژ آلومینیوم در خارج از سوراخ هنوز در حالت غیرفعال شدن است و پتانسیل تبدیل شدن به کاتد مثبت تر است. در نتیجه، یک سلول خوردگی-میکرو غیرفعال‌سازی{1}}جفت نقطه فعال در داخل و خارج سوراخ خوردگی ایجاد می‌شود. فلز واکنش آند در منافذ را می توان به عنوان تجمع محصولات خوردگی (Al2O3، SiO2، و مقدار کمی از Mg3(SO4)2(OH)2 و NaCl) در نزدیکی دهانه گودال خوردگی توصیف کرد که به تدریج سلول مسدود شده ای را ایجاد می کند که مانع ایجاد منافذ می شود.

مهاجرت یون داخلی و خارجی، و همچنین انتشار اکسیژن محلول. یک باتری با غلظت اکسیژن هم در داخل و هم در خارج از سوراخ تولید می شود. اسیدیته بالا و محیط غلظت یون کلرید سوراخ، خوردگی اضافی فلز را تحریک می کند و در نتیجه یک فرآیند اتوکاتالیستی باتری مسدود شده ایجاد می کند.

نتیجه گیری تحلیل

(1) نرخ خوردگی و حداکثر عمق حفره‌ای آلیاژهای آلومینیوم 5052 و 6061 در دریای چین جنوبی در 1200 متر کمتر از 800 متر است. در همان محیط، نرخ خوردگی و حداکثر عمق حفره‌ای آلیاژ آلومینیوم 5052. عمق گودال به طور قابل توجهی کمتر از آلیاژ آلومینیوم 6061 است.

(2) بررسی مقایسه‌ای نتایج تجربی و داده‌های مربوط به ادبیات نشان می‌دهد که با افزایش عمق آب، حداکثر عمق حفره‌ای آلیاژهای آلومینیوم 5052 و 6061 ابتدا افزایش می‌یابد و سپس کاهش می‌یابد، با حداکثر عمق حفره‌ای که تقریباً در 800 متر ظاهر می‌شود.
(3) هر دو آلیاژ آلومینیوم 5052 و 6061 دارای خوردگی شکاف و سوراخ در ناحیه پرچ بودند و خوردگی شکافی آلیاژ آلومینیوم 5052 جدی‌تر بود و خوردگی شیاری جدی در بخش{4} و 6061 حفره‌ای روی آلیاژ آلومینیوم روی سطح سوراخ شده و خوردگی روی سطح ایجاد شد. سطح 6061 آلیاژ آلومینیوم عمیق‌تر و متراکم‌تر بود که منجر به ایجاد حفره و سوراخ در محیط 800 متری دریا شد.

(4) محصولات خوردگی سفید روی سطوح آلیاژهای آلومینیوم 5052 و 6061 از Al2O3، SiO2 و مقادیر کمی از Mg3(SO4)2(OH)2 و NaCl تشکیل شده اند.