Mechanical Properties and Corrosion Behavior of CeO2 and SiC Incorporated Al5083 Alloy Surface Composites

Abstract

In this investigation, nano-sized cerium oxide (CeO 2 ) and silicon carbide (SiC) particles were stirred and mixed into the surface of an Al5083 alloy rolled plate using friction stir processing (FSP) to form a surface nano-composite layer. For this purpose, various volume ratios of the reinforcements either separately or in the combined form were packed into a pre-machined groove on the surface of the plate. Microstructural features, mechanical properties, and corrosion behavior of the resultant surface composites were determined. Microstructural analysis, optical microscopy and scanning electron microscopy, showed that reinforcement particles were fairly dispersed inside the stir zone and grain refinement was gained. Compared with the base alloy, all of the FSP composites showed higher hardness and tensile strength values with the maximum being obtained for the composite containing 100% SiC particles, i.e., Al5083/SiC. The corrosion behavior of the samples was studied by conducting potentiodynamic polarization tests and assessed in terms of corrosion potential, pitting potential, and passivation range. The result shows a significant increase in corrosion resistance of the base alloy; i.e., the longest passivation range when CeO 2 alone was incorporated into the surface by acting as cathodic inhibitors. Composites reinforced with SiC particles exhibited lower pitting resistance due to the formation of microgalvanic couples between cathodic SiC particles and anodic aluminum matrix. The study was aimed to fabricate metal matrix surface composites with improved hardness, tensile strength, and corrosion resistance by the incorporation of CeO 2 and SiC reinforcement particles into the surface of Al5083 base alloy. Optimum mechanical properties and corrosion resistance were obtained for the FSP composite Al5083/(75%CeO 2 + 25%SiC). In this particular FSP composite, hardness and tensile strength were increased by 30, and 14%, respectively, and passivation range was increased to 0.19 V/SCE compared to the base alloy with no passivation range.

Advancement in corrosion resistance of AA 2024-T3 through sol-gel coatings including nanocontainers

“…The reason is that the pH of the used corrosive solutions is not alkaline and the formation of Ce(OH) 3 film on the cathodic sites of the metal alloy is not feasible [40,41]. Nevertheless, a film based on Ce(OH) 4 is precipitated onto the aluminium alloy, acting as a protective coating against aluminium corrosion.…”

Untitled

“…TIG arc surfacing experimental setup is shown in Fig.Metallographicand microhardness specimens were taken from the cross section of the modified region and examined through Optical and Scanning Electron Microscope (SEM) (Hitachi S3700). Standard metallographic procedure was followed and modified Poulton's reagent[22] (30 ml HCl, 40 ml HNO 3 , 2.5 ml HF, 12g CrO 3 , and 42.5 ml H 2 O) was used to study microstructure. To identify the presence of inter metallic phases in the composite region XRD (BRUKER D8 ADVANCE) was used.…”

Μελέτη Μηχανικών Ιδιοτήτων Νανοσυνθέτων Υλικών Και Μίκρο -, Νάνο - Δομών Με Την Τεχνική Της Νανοδιείσδυσης

“…Επιπλέον, η μέθοδος Tafel αποδίδει μόνο ένα μέσο ρυθμό ομοιόμορφης διάβρωσης και δεν είναι κατάλληλη για εντοπισμένη διάβρωση, όπως είναι η βελονοειδής διάβρωση, που λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια του αλουμινίου όσο ο χρόνος εμβάπτισης παρέρχεται 122 . Λαμβάνοντας υπόψη το δυναμικό ανοιχτού κυκλώματος (Open circuit potential, EOC) (Πίνακας 9) μαζί με το δυναμικό βελονισμού (Epitt) που προέρχονται από τις καμπύλες πόλωσης, μπορεί να αναφερθεί ότι μια περιοχή παθητικοποίησης (Epitt -EOC) εμφανίζεται σε όλες τις καμπύλες πόλωσης η οποία υποδηλώνει ότι όλες οι μέταλλο/ μετάλλουα συγκολλήσεις με ή χωρίς νανοπρόσθετα καθώς και τα μητρικά κράματα επιδεικνύουν μία αντίσταση σε τοπική διάβρωση 123,124,125,126 Λαμβάνοντας υπόψη τα καθοδικά τμήματα των καμπυλών πόλωσης, μπορεί να ειπωθεί ότι το δείγμα FS-CeMo μαζί με το μητρικό κράμα ΑΑ6082 επιδεικνύουν χαμηλότερες πυκνότητες καθοδικού ρεύματος σε σύγκριση με τις υπόλοιπες μέταλλο/ μετάλλου συγκολλήσεις, αποδεικνύοντας ότι η ενσωμάτωση των πληρωμένων δοχείων CeMo στη συγκόλληση μειώνει τις καθοδικές αντιδράσεις. Από την άλλη πλευρά, μελετώντας τα ανοδικά τμήματα των καμπυλών πόλωσης, αναφέρεται ότι και το FS-CeMo και το FS-MWCNT εμφανίζουν υψηλότερες πυκνότητες ανοδικού ρεύματος σε σύγκριση με τα άλλα δείγματα που σημαίνει ότι η αναστολή των ανοδικών αντιδράσεων είναι λιγότερο αποτελεσματική.…”

“…Λαμβάνοντας υπόψη ότι τα παραπάνω πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε διαβρωτικά περιβάλλοντα με pH=5.85±0.05, τα ιόντα polymolybdate θα μπορούσαν να προσροφηθούν στη θετικά φορτισμένη μεταλλική επιφάνεια και των δυο αλουμινίων με αποτέλεσμα την προστασία τους από την διείσδυση χλωριόντων 151 . Η αποτελεσματικότητα των κατιόντων Ce ως αναστολείς διάβρωσης διαμέσου της δημιουργίας υμενίων υδροξείδιου του δημητρίου και οξειδίου στις καθοδικές περιοχές της ζώνης συγκόλλησης WN 152 είναι αμφίβολη εξαιτίας του γεγονότος ότι το pH του διαβρωτικού διαλύματος δεν είναι αλκαλικό 153 . Ωστόσο, μπορεί να τονιστεί ότι σύμφωνα με την εργασία των Yasakau και συνεργατών 154 Τα σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας ενισχυμένα με ίνες περιέχουν ένα μεγάλο κλάσμα όγκου ινών μικρής διαμέτρου, οδηγώντας σε μια πολύ μεγάλη περιοχή διεπιφάνειας ανά μονάδα όγκου (της τάξης των 10 5 m 2 / m 3 σε τυπικά σύνθετα υλικά με ίνες άνθρακα).…”

“…Ο Shen και συνεργάτες 106107 μελέτησαν τη συγκόλληση FSW των ΑΑ5083 / ΑΑ6082 με ηλεκτροχημικές μεθόδους εφαρμόζοντας φασματοσκοπία ηλεκτροχημικής εμπέδησης (EIS) και την τεχνική ποτενσιοδυναμικής πόλωσης (PP). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η αντίσταση στη διάβρωση της συγκόλλησης ανόμοιων κραμάτων ΑΑ5083 και ΑΑ6082 ήταν υψηλότερη από εκείνη των μητρικών υλικών.Η βελτίωση των αντιδιαβρωτικών ιδιοτήτων των συγκολλημένων κραμάτων μπορεί να επιτευχθεί μέσω της χρήσης νανοπρόσθετων, τα οποία ενσωματώνονται στην περιοχή WN108 . Ο σκοπός του πειράματος ήταν να προσδιοριστούν κατάλληλα νανοπρόσθετα προκειμένου να κατασταλεί η πρόοδος της διάβρωσης και να διατηρηθούν οι αρχικές ιδιότητες των κραμάτων.…”