تاثير عمليات حرارتي آنيل بر رفتار خستگي و خوردگي آلياژ برنز آلومينيوم نيكل دار

Effect of Annealing Heat Treatment on Fatigue and Corrosion Performance of Nickel Aluminum Bronze Alloy

آلياژهاي برنز آلومينيوم نيكل دار اغلب در ساخت پروانه كشتي ها و ديگر قطعات دريايي كاربرد دارند. در اين مقاله تاثير عمليات حرارتي بر خواص مكانيكي، رفتارخوردگي و عملكرد خستگي آلياژ برنز آلومينيوم نيكل دار مورد بررسي قرار گرفته است. آزمون هاي سختي سنجي و كشش براي بررسي خواص مكانيكي نمونه ها انجام شد. مقاومت به خوردگي نمونه ها توسط آزمون هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميك در محلول NaCl % 5/3 بررسي شد. عمر خستگي نمونه ها نيز توسط دستگاه خستگي خمشي-دوراني چهارنقطه اي اندازه گيري شد. سطح نمونه ها پس از انجام آزمون هاي كشش، خستگي و خوردگي توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي ارزيابي شدند. نتايج بررسي ها نشان دادند، سختي آلياژ نورد شده با انجام عمليات آنيل به مقدار بسيار اندك (كمتر از 2%) كاهش يافت. آلياژ نورد شده استحكام تسليم و استحكام كششي بهتري داشت، اما درصد ازدياد طول نمونه آنيل شده درحدود %7 بهتر از آلياژ نورد شده بود. مقاومت به خوردگي نمونه آنيل شده نيز به ميزان اندكي بالاتر از آلياژ كار شده بود. اما نتايج آزمون خستگي نشان داد، آلياژ نورد شده با ميزان فاز κ كروي بيشتر، عملكرد خستگي بهتري را داشت؛ به طوري كه استحكام خستگي آن در حدود 100 مگا پاسكال بيشتر از نمونه آنيل شده بود. بررسي هاي ميكروسكوپي نيز در تطابق با نتايج بدست آمده بود.

Nickel aluminum bronze alloys are widely used in production of propellers and other components in marine applications. In this study, effect of heat treatment on mechanical properties, corrosion behavior and fatigue performance of nickel aluminum bronze was investigated. To study the mechanical properties, hardness and tensile tests were carried out on standard specimens. The corrosion resistance of these samples was evaluated in 3.5% NaCl solution by potentiodynamic tests. Samples were fatigue tested using four-point rotating bending fatigue machine. The surface of the specimens were also examined by scanning electron microscopy after the corrosion, tensile and fatigue tests. Experimental results show that heat treatment has significant effect on microstructure. The hardness of alloys slightly decreased (less than 2%) after annealing process. The hot-roll sample showed better tensile strength and yield strength than the annealed specimen, although the elongation in hot-roll sample was about 7% less than the annealed sample. Corrosion behavior of the annealed sample was generally somewhat better than hot-rolled. Fatigue test results showed that the as-received alloy with a higher percentage of spherical κ phase had better fatigue performance than the annealed condition; the fatigue strength of the as-received specimen was about 100 MPa higher than that of annealed sample. Microscopic examinations confirmed results of the fatigue tests.