تاثير فرايند مكانيكي برش مذاب بر ريزساختار و خواص خوردگي آلياژ آلومينيوم -روي- منگنز- آهن

The effect of melt shearing on the microstructure and corrosion behavior of Al-Zn-Mn-Fe

دراين تحقيق، مذاب آلياژ آلومينيوم- روي- منگنز- آهن، براي زمانهاي مختلف 0، 2 و 4 دقيقه تحت برش مكانيكي قرار گرفتند. براي اعمال تنش برشي از يك مارپيچ عمودي با سرعت 800 دور بر دقيقه استفاده شد. نمونه ها پس از انجماد، تحت بررسي هاي خوردگي و ميكروساختاري قرار گرفتند. مطالعات ميكروساختاري به وسيله ميكروسكوپ نوري و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) مجهز به آناليزگر شيميايي (EDS) انجام شد. به منظور بررسي فازهاي تشكيل شده از تفرق اشعه ايكس (XRD) استفاده شد. نتايج نشان داد كه، با افزايش زمان برش مذاب، علاوه بر اينكه شاخه هاي دندريتي شكسته و به هم محورنزديك مي شوند، اندازه آنها نيز كوچكتر مي شود. مرزدانه ها در قطعه اي كه بدون اعمال برش منجمد مي شود، غني از عنصر آهن مي باشد، ولي با افزايش زمان برش مذاب، عنصر آهن در كل ساختار يكنواخت مي شود. همچنين، تركيبات بين فلزي پيوسته و خشن به رسوبات ريز و منقطع با توزيع يكنواخت تبديل مي شوند. براي بررسي مقاومت به خوردگي نمونه ها، از آزمونهاي امپدانس الكتروشيميايي و پلاريزاسيون چرخه اي استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه، با افزايش زمان برش مذاب، به دليل توزيع يكنواخت تر عناصر آلياژي و تركيبات بين فلزي و همچنين كوچكتر شدن ذرات بين فلزي كاتدي، مقاومت به خوردگي نمونه ها در محيط آب دريا به طور قابل توجهي افزايش مي يابد.

In this work, a vertical screw was used for applying shear stress to melted Al-Zn-Mn-Fe alloy under various times; and, the effete of this process (melt shearing) on microstructure and corrosion properties were investigated. Optical microscope and Scanning Electron Microscope (SEM) equipped with Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) were used for evaluating the microstructure changes. The effect of melt shearing process on the phase changes was investigated by XRD method. The experimental investigations showed that, melt shearing with a vertical screw has a significant effect on the microstructure. When the shearing time increases, the dendritic grains change to equiaxed grains and also the large grains alter to fine grains. EDS results depicted that, the samples which are solidified without shearing process, include some grain boundary concentrated by iron, while the iron concentration would be uniform in the sample with melt shearing process. With increasing the shearing time, the coarse and continuous intermetallics in the grain boundaries change in to discontinuous and fine intermetallics. In order to investigate the corrosion resistance of samples, the Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and cyclic polarization tests were used. The results depicted that, when the shearing time increases, due to uniform distribution of cathodic intermetallics and reduction of their size, the corrosion resistance in sea water increases considerably.