بررسي مقاومت به خوردگي ناحيه جوش آلياژTi-6Al-4V جوشكاري شده به روش TIG

Investigation of corrosion resistance of Ti-6Al-4V alloy welding zone Welded by TIG method

مقدمه: آلياژ Ti-6Al-4V از آلياژهاي پركاربرد در صنايع هوايي، دريايي و شيميايي مي باشد. در ارتباط با خوردگي مقطع جوش اين آلياژ تحقيقات معدودي صورت گرفته است هدف از انجام اين تحقيق بررسي اثر شدت جريان بر مقاومت به خوردگي مقطع جوش آلياژ Ti-6Al-4V جوشكاري شده به روش تنگستن-گاز خنثي (TIG) در محلول هاي آب دريا و NaCl % 3/5 مي باشد. روش­: در اين تحقيق ورقي از جنس آلياژ Ti-6Al-4V به ابعاد mm 3×50×40 و فيلر از جنس آلياژ Ti-6Al-4V تهيه شد. سپس به منظور بررسي تاثير شدت جريان بر روي مقاومت به خوردگي مقطع جوش اين آلياژ، نمونه هاي تهيه شده با شدت جريان هاي 70، 80 و90 آمپر جوشكاري شد. به منظور مشاهده ريزساختار نمونه ها، ابتدا نسبت به آماده سازي و ميكرو اچ قطعات اقدام شد و در ادامه تصويربرداري از قطعات در منطقه فلز پايه، مقطع جوش و منطقه متاثر از حرارت، با استفاده از ميكروسكوپ نوري صورت گرفت. براي آزمونهاي الكتروشيميايي پلاريزاسيون پتانسيو ديناميك، از دستگاه پتانسيواستات استفاده شد. در اين آزمون از دو محفظه شيشه اي مجزاء (با الكترود مرجع كالومل اشباع KCl-sat، الكترود شمارنده گرافيتي و الكترود كاري نمونه قطعات)، به طوري كه در محفظه شيشه اي اول، الكتروليت محلول NaCl % 5/3 و محفظه شيشه اي دوم، محلول آب دريا شبيه سازي شده استفاده گرديد. سپس در شرايط مدار باز به منظور رسيدن به حالت پايداري، نسبت به غوطه وري نمونه هاي آماده سازي شده از مقاطع جوش با شدت جريان هاي 70و 80 و 90 آمپر، به مدت زمان 30 دقيقه در هر يك از الكتروليت ها اقدام شد. در اين آزمون به روش تافل، پتانسيل خوردگي (Ecorr) و دانسيته جريان (icorr) محاسبه گرديد. يافته­ ها: بررسي هاي ريزساختاري نمونه ها نشان داد فلز پايه داراي ساختار جهت دار فاز α در زمينه فاز β تغيير فرم يافته است. در ناحيه HAZ به دليل سرد شدن نسبتاً سريع آلياژ از دماي بالاي استحاله β، فاز α سوزني ريز تشكيل شده است. در ناحيه جوش نمونه هاي جوشكاري شده با شدت جريانهاي 80 و 90 آمپر نسبت به نمونه 70 آمپر، حرارت بيشتري وارد شده و اين امر منجر به رشد بيشتر دانه ها شده است. با افزايش شدت جريان جوشكاري از 70 به 80 آمپر، اندازه دانه ها در ناحيه جوش و همچنين نرخ خوردگي ناحيه جوش افزايش يافته است و با افزايش بيشتر شدت جريان از 80 به 90 آمپر در ناحيه جوش اندازه دانه تغييري نشان نداده و نرخ خوردگي ناحيه جوش نيز كاهش يافته است. براي جوشكاري آلياژ Ti-6Al-4V استفاده از شدت جريان 70 آمپر، مقاومت به خوردگي مناسب تري نسبت به شدت جريانهاي 80 و 90 آمپري از خود نشان داده است. نتيجه­گيري: بررسي نرخ خوردگي ناحيه جوش آلياژ Ti-6Al-4V در محلول NaCl % 3/5 و آب دريا نشان داد كه نرخ خوردگي ناحيه جوش آلياژ در محلول NaCl %3/5 بيشتر از آب دريا است. دليل آن را نيز مي توان به غلظت بالاتر نمك NaCl در محلول NaCl % 3/5 در مقايسه با آب دريا نسبت داد. در مقايسه شدت جريان هاي به كار برده شده براي جوشكاري آلياژ Ti-6Al-4V استفاده از شدت جريان 70 آمپر، مقاومت به خوردگي مناسب تري نسبت به شدت جريانهاي 80 و 90 آمپري از خود نشان داده است.

In this research, the effect of current intensity on the corrosion resistance of Ti-6Al-4V alloy welded by Tungsten-inert Gas (TIG) method was investigated. For this purpose, 3 × 50 × 40 mm specimens were prepared and after preparing the surfaces, in a way but joint two-way single pass in vacuum chamber with inert argon with a flow rate of 70, 80 and 90 A were welded. Microstructural studies of base metal (BM), fusion zone (FZ) and heat affected zone (HAZ) were performed using optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Then, in order to investigate the corrosion resistance of Ti-6Al-4V welded cross sections, the roots of the welded specimens were examined by potentiostatic polarization in seawater and 3.5% NaCl. The results showed that by increasing the welding current intensity from 70 to 80A, the grain size in the weld area as well as the corrosion rate of the weld area in Ti-6Al-4V alloy increased. By varying the flow intensity from 80 to 90A, the corrosion rate and grain size of the weld zone did not change significantly. The corrosion rate of Ti-6Al-4V alloy in 3.5% NaCl solution compared to seawater revealed that the corrosion rate of alloy in 3.5% NaCl solution is higher than its corrosion rate in seawater.