Коррозионное поведение и микроструктура Al

Блог

ДомДом / Блог / Коррозионное поведение и микроструктура Al

Aug 25, 2023

Коррозионное поведение и микроструктура Al

Scientific Reports Volume 13, Номер статьи: 12855 (2023) Цитировать эту статью 287 Доступ Показатели Подробности В настоящем исследовании исследуется получение сплава Al–10 вес.% Zn методом литья. Нано

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12855 (2023) Цитировать эту статью

287 Доступов

Подробности о метриках

В настоящем исследовании изучено получение сплава Al–10%Zn методом литья. Nano CuO получали методом соосаждения. Изучено влияние добавления наноструктуры (1 мас.% CuO) в сплав Al–10Zn, коррозионные эффекты в литом состоянии и при различных температурах старения (423, 443 и 463 К) в течение 2 ч в 3,5% водном растворе NaCl после гомогенизации. в течение 2 ч при 500 К при комнатной температуре. Электрохимические измерения (OCP, Tafel и EIS) были выполнены для определения скорости коррозии (CR) и плотности тока коррозии (Icorr.), чтобы выяснить поведение коррозии. Кроме того, микроструктуры Al-10Zn и Al-10Zn-1CuO наблюдались с использованием сканирующего электронного микроскопа, EDX-картирования и оптического микроскопа для исследования эффекта добавления наночастиц до и после старения и испытания на коррозию. Средний размер кристаллов и плотность дислокаций рассчитывали по рентгенограмме. Результаты показывают, что соответствующее добавление наночастиц CuO может улучшить сплав Al-10Zn и сдвинуть сплав Al-10Zn в более благородное направление.

Алюминий (Al) и его сплавы в последнее время широко используются в современном машиностроении благодаря своей высокой прочности и легкому весу1,2. Более того, их твердость, низкий износ и химическая стойкость ограничивают их использование в различных автомобильных, строительных и аэрокосмических применениях3,4,5,6. Чистый алюминий имеет слабые механические характеристики в машиностроении, тогда как легирование и термообработка могут улучшить их. Подходящие алюминиевые сплавы должны выбираться для требуемых применений с учетом их удельной жесткости, теплопроводности, низкой плотности, прочности, формуемости, свариваемости, обрабатываемости, пластичности, износа и коррозионной стойкости7.

Литые сплавы на основе матриц на основе алюминия и цинка (Zn) находят все больше и больше применений, и их производство растет во всем мире8.

Основная цель концентрации внимания на сплавах Al-Zn заключается в том, что добавление Zn вызывает добавленную стоимость, улучшает однородность матрицы и улучшает свойства сплавов Al9. Zn имеет высокую растворимость в матрице Al; добавление Zn вызывает небольшое искажение решетки, которое практически не влияет на формуемость сплава10. Сплавы Al–Zn обладают высокой прочностью, пластичностью, термообработкой, отличной обрабатываемостью/формовкой в ​​горячем состоянии и хорошими сварочными свойствами11,12. Значительное влияние на их микроструктуру оказывают также сплавы Al–Zn, представляющие собой мелкозернистый промышленный сплав, используемый для создания высокопрочных коррозионностойких (поверочных) конструкций самолетов, кораблей и транспортных средств13. Следовательно, необходимо постоянно поддерживать алюминиевую матрицу подходящей керамикой, армированной наночастицами, такой как CuO, TiO2, SiC, SiO2, B4C и Al2O3 14,15. Они считаются лучшим вариантом для Al в качестве основного металла, поскольку придают высокую прочность и устойчивость к износу и коррозии16. Керамические частицы играют роль в повышении механической прочности, выступая в качестве места зарождения затвердевания, позволяя сделать размер зерна более мелким. Функция легирующих элементов заключается в образовании твердого раствора сплава Al, что приводит к измельчению зерна. В то же время роль легирующих элементов заключается в создании твердого раствора сплава Al, который вызывает измельчение зерна. Существуют различные способы изготовления нанокомпозитов из алюминиевых сплавов, например, литье с перемешиванием, которое в основном работает при производстве композитов, поскольку дает композиты с равномерным распределением армирования6,17,18,19.

CuO является одним из лучших вариантов нанокомпозита с алюминиевой матрицей, поскольку он имеет множество преимуществ; Добавление CuO в алюминиевый матричный материал улучшает коррозионную стойкость, стабильность, жесткость конструкционных применений, особенно в аэрокосмической и автомобильной технике, а также термические свойства20. CuO был выбран в этом исследовании по разным причинам, в том числе; В промышленных масштабах частицы CuO использовались для создания композитов на основе Al из-за их превосходных механических и физических свойств21. Недорогой, широко доступный. CuO привлек большое внимание исследователей из-за его широкого применения в электрооборудовании, включая солнечные элементы, высокогидрофобные поверхности и датчики обнаружения газа22. Добавление Cu снижает температуру плавления и может вызвать образование фазы Al2Cu, которая увеличивает прочность Al-матрицы на разрыв21. Нанооксид меди эффективно снижает трение и предотвращает износ деталей машин благодаря своей твердости23. Фазы Al и CuO имеют разную структуру и напряжения, что делает выгодным добавление наночастиц CuO в матрицу Al. В месте встречи матрицы Al и армирующих частиц CuO возникает дислокация. Прочность матрицы Al, которая связана со статическими дислокациями, образующимися в процессе наклепа (старения), увеличивается за счет увеличения площади поверхности создаваемых дислокаций и увеличения измельчения зерна, что повышает коррозионную стойкость24.

 2000s), it is hypothesized that the OCP of the A1 and A2 may undergo an additional positive shift, with the potential shift of the A2 being expected to be greater than that of the A1. Al–10Zn was made better in terms of OCP when nano 1CuO was added, both as-cast and at all aged temperatures. The OCP for A1 and A2 that is optimally aged is at 463 K. OCP tests revealed the potential stability of A2 in 3.5% NaCl solution slowed down due to the addition of nano 1CuO and showed the influence of aging on positive potential shift by increasing temperature, which confirms the Tafel test. (Fig. 7b)./p>