Artykuły naukowe o tematyce inżynierii powierzchni, inżynierii materiałowej oraz korozji autorstwa Michała Karaś
niedziela, 22 lutego 2015
Metale Lekkie: Aluminium, Tytan, Magnez
Blog przeniesiony na www.metalelekkie.pl.
Metalelekkie.pl to internetowy serwis o aluminium, tytanie i magnezie. Znajdą tam Państwo zagadnienia inżynierii materiałowej, inżynierii powierzchni i podstaw korozji metali.
Serdecznie zapraszam :)
wtorek, 10 lutego 2015
Rodzaje korozji metali
Wyróżniamy wiele odmian korozji metali:
korozja równomierna, lokalna, międzykrystaliczna, selektywna, naprężeniowa,
zmęczeniowa i elektrochemiczna. Spośród wymienionych metod korozji wybrano
korozję naprężeniową aby przybliżyć zjawisko pęknięć korozyjnych spowodowanych
zniszczeniem metalu.
(źródło zdjęcia: www.rynekfarb.pl)
Korozja naprężeniowa jest szczególnym
przypadkiem korozji międzykrystalicznej, która powoduje niebezpieczne pękanie
korozyjne. Aby wystąpił ten rodzaj korozji potrzeba dwóch czynników
działających jednocześnie: naprężenia rozciągające pierwszego lub drugiego
rodzaju oraz środowiska korozyjnego.
Naprężenia pierwszego rodzaju, zwane
inaczej makroskopowymi, to naprężenia równoważące się w obszarach, których
wielkość jest porównywalna z wielkością danego ciała. Powstają między innymi
podczas: obróbki plastycznej, spawania, montażu konstrukcji. Naprężenia
drugiego rodzaju, zwane mikronaprężeniami, są naprężeniami równoważącymi się w
obszarach rzędu wielkości ziarn i powstają gdy dochodzi do niejednorodnego
chłodzenia lub nagrzewania materiału oraz podczas lokalnych przemian fazowych
[1]. Powszechnie wiadomo, że występuje zależność między stanem naprężenia
materiału a jego odpornością na korozję. Naprężenia rozciągające przyspieszają
powstawanie korozji międzykrystalicznej a ściskające, podwyższają odporność na
zużycie.
Przyczyną
pękania korozyjnego pod działaniem naprężenia jest powstawanie dużego
odkształcenia plastycznego w wierzchołku szczeliny. Wtedy też, ciągła warstewka
tlenkowa zostaje przerwana, a środowisko korozyjne zaczyna reagować z tytanowym
podłożem. Roztwór korozyjny w szczelinie zwiększa stopień agresywności poprzez
zmianę pH. Rozpuszczanie anodowe cząstek metalu powoduje odtlenienie roztworu
znajdującego się w szczelinie co prowadzi do zmniejszenia zdolności pasywacyjnej
elektrolitu [2].
Więcej artykułów znajdą państwo na stronie: www.metalelekkie.pl
Więcej artykułów znajdą państwo na stronie: www.metalelekkie.pl
[1] D. Senczyk, Naprężenia własne – pojęcia i klasyfikacja, źródło:
http://www.badania-nieniszczace.info/Badania-Nieniszczace-Nr-01-03 2007/pdf/senczyk_naprezenia_wlasne.pdf 10.04.2014, godz. 10.00
[2] A. Bylica, J. Sieniawski,
Tytan i jego stopy, Państwowe
Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1985
poniedziałek, 9 lutego 2015
Odporność korozyjna tytanu w środowisku naturalnym
(źródło zdjęcia: dodatkidoropy.pl)
W środowisku naturalnym,
odporność na korozję tytanu jest największa. Rosyjscy naukowcy potwierdzili ten
fakt cyklem długoterminowych badań porównawczych w wodzie morskiej oraz w
zimnej i gorącej wodzie słodkiej z wodociągu. Po 5-cio letniej ekspozycji
tytanu w środowisku morskim nie odnotowano żadnych produktów korozji a
powierzchnia tytanu nie zmieniła nawet połysku metalicznego. Ponad to, dokonane
badania tytanu w wodzie pod dużym ciśnieniem (nawet 650 MPa) przez okres 1100 h
w temperaturze 20 °C
wykazały całkowitą odporność korozyjną.
Stopy o strukturze jednofazowej α i β
oraz dwufazowej, tj. Ti5Al2,5Sn, Ti7Al2Nb1Ta, Ti8Mn, Ti6Al4V, Ti4Al3Mo1V I
Ti13V11Cr3Al także są całkowicie odporne na korozje w wodzie morskiej Oceanu
Atlantyckiego [1].
Więcej artykułów znajdą państwo na stronie: www.metalelekkie.pl
[1] Чечулин,
Б.Б., Ушков, С.С., Разуваева, И.Н., Гольдфайн, В.Н., Титановые сплавы в машиностроении. Ленингрд: Издат. Машиностроение
1977.
piątek, 6 lutego 2015
Odporność korozyjna stopów tytanu
(źródło zdjęcia: chrisking.com)
Tytan, jako materiał konstrukcyjny jest atrakcyjny pod względem swoich parametrów.
Dobre właściwości mechaniczne, wysoki współczynnik gęstości do wytrzymałości
oraz dobra odporność korozyjna w środowiskach naturalnym i chemicznym, czyni go
materiałem pożądanym w przemyśle.
Wysoka odporność korozyjna tytanu wynika ze
zdolności tworzenia się warstewki tlenków na jego powierzchni, poprzez utlenianie
na powietrzu (grubość samorzutnie wytworzonej warstewki wynosi od 1,8 do 10 nm)
jak i w roztworach utleniających (grubość powłoki tlenkowej do kilkuset nm) [1]. Utlenianie odbywa się
poprzez obecność w roztworach czynników utleniających. Tytan znalazł
zastosowanie w przemyśle medycznym, lotniczym, chemicznym oraz morskim. Jednak,
jak każdy metal, tytan również ulega korozji w odpowiednich warunkach.
(źródło zdjęcia: www.scienceclarified.com)
Ważnym czynnikiem odporności
stopów tytanu jest jego skład chemiczny. Analizując dwuskładnikowe stopy tytanu
w 10 procentowym roztworze kwasu solnego i siarkowego można zauważyć, że w
największym stopniu, pierwiastki takie jak: molibden, tantal i niob, wchodząc w
skład chemiczny stopu, podwyższają odporność korozyjną [2]. Większą odporność
wykazują stopy o strukturze jednofazowej. Tyczy się to nie tylko
tytanu, ale również innych stopów metali. Większa zawartość aluminium (więcej
niż 6%) w stopach tytanu może powodować wydzielenie się w strukturze cząstek fazy
α2, które występują jako mikroanody w stosunku do osnowy. Taki układ
doprowadzi do zmian właściwości elektrochemicznych tytanu w środowiskach
korozyjnych. Jednocześnie, zmianie ulega mechanizm pękania z plastycznego w
kruchy poprzez tworzenie się i blokowanie dyslokacji w płaszczyznach poślizgu.
W związku z tym, zawartość aluminium w stopach tytanu nie powinna przekraczać
5% a stopy Ti-Al są niekorzystne z powodu największych zniszczeń korozyjnych [3,
4]. W stopach Ti-Cr oraz Ti-Mn, gdzie w strukturze występują fazy
międzymetaliczne, odporność na korozję zmniejsza się. Podobnie zachowują się
stopy, które posiadają w składzie chemicznym pierwiastki stabilizujące fazę β,
takie jak: żelazo czy nikiel.
Więcej artykułów znajdą państwo na stronie: www.metalelekkie.pl
Więcej artykułów znajdą państwo na stronie: www.metalelekkie.pl
[1] T. Wierzchoń, E.
Czarnowska, D. Krupa, Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu
biomateriałów tytanowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,
Warszawa 2004
[2] Kieffer R., Binden F., Bach H. Beitrag zum physikalischen und
korrosionschemischen Verhalten von IVa-Metallegierungen. “Werkstoffe
und Korrosion” 1986 Bd. 19 s. 114-120
[3] A. Bylica, J. Sieniawski, Tytan i jego stopy, Państwowe
Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1985
[4] J.A. Feeney, M.J. Blackburn, The theory of stress corrosion cracking in
alloys. Brussels 1971
Subskrybuj:
Posty (Atom)