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Wear, corrosion and tribocorrosion behavior of al-based composites reinforced w...

Author(s): Ferreira, S. C. cv logo 1

Date: 2006

Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/6729

Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho


Description
Dissertação de Mestrado em Processamento e Caracterização de Metais The objective of this research work was to study the degradation (corrosion and tribocorrosion) resulting from mechanical (wear) and electrochemistry (corrosion) interactions in Al/Al3Ti and Al/Al3Zr functionally graded materials (FGMs). The influence of the spatial distribution of the platelets on the corrosion and tribocorrosion behaviour was evaluated. The Al/Al3Ti and Al/Al3Zr FGMs were produced by centrifugal casting, originating samples in the form of rings that presented radial gradients of the reinforcements. The corrosion resistance of Al/Al3Ti and Al/Al3Zr FGMs was studied using electrochemical techniques namely, open circuit potential (OCP), potenciodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Additionally, the tribocorrosion behaviour was evaluated in a pin-on-plate configuration, under reciprocating sliding. During the tribocorrosion tests, the samples were immersed in a 0.6 M NaCl solution, and the corrosion current was measured while the samples were under potentiostatic control. Through the integration of the current density curve vs. time, the electric charge was determined, allowing the electrochemical contribution to the overall degradation process to be distinguished from that arising from the mechanical wear. The synergic action mechanisms of the system were further explained based on scanning electron microscopy (SEM) analysis. The experimental results showed that the tribocorrosion degradation of these materials is governed essentially by mechanical processes. Finally, in an attempt of further investigation of possible applications for these materials, a tribological study, in unlubricated sliding conditions, of the Al-5 mass % Ti alloy plastically deformed by equal-channel angular pressing (ECAP) was carried-out. The tribological behaviour was studied in two directions, parallel and perpendicular to the deformation direction. In spite of the fact that the increase of passes in the ECAP process results in an increase of the hardness of these materials, the wear resistance becomes lower. O objectivo deste trabalho de investigação foi estudar a degradação (corrosão e tribocorrosão) resultante de interacções mecânicas (desgaste) e electroquímicas (corrosão) em Al/Al3Ti e Al/Al3Zr com gradiente funcional de propriedades (FGMs). A influência da distribuição espacial de partículas intermetálicas de reforço no comportamento à corrosão e à tribocorrosão foi avaliada. Os Al/Al3Ti e Al/Al3Zr FGMs foram produzidos por fundição centrífuga, tendo sido obtidas amostras com geometria anelar, as quais apresentavam gradientes radiais de partículas de reforço. A resistência à corrosão de Al/Al3Ti e Al/Al3Zr FGMs foi estudada através de técnicas electroquímicas, nomeadamente, potencial em circuito aberto (OCP), polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância electroquímica (EIS). Adicionalmente, o comportamento à tribocorrosão foi avaliado numa configuração de teste pino-placa, com movimento linear alternativo. Durante os testes de tribocorrosão, as amostras permaneceram imersas numa solução de NaCl 0.6 M e ao seu potencial de corrosão. Através da integração da curva de densidade de corrente vs. tempo, a carga eléctrica foi determinada, permitindo distinguir no processo global de degradação, a contribuição electroquímica da contribuição de desgaste mecânico. Os mecanismos da acção sinergética do sistema foram explicados através da análise de microscopia electrónica de varrimento (SEM). Os resultados experimentais mostraram que a degradação por tribocorrosão destes materiais é governada essencialmente por processos mecânicos. Finalmente, numa tentativa de investigação adicional de possíveis aplicações para estes materiais, foi realizado um estudo tribológico, com ausência de lubrificante (a seco) da liga Al-5 mass % Ti deformada através da técnica de prensagem angular de secção transversal constante (ECAP). O comportamento tribológico foi estudado em duas direcções: paralelo e perpendicular à direcção de deformação. Apesar do aumento do número de passagens através do canal de secção transversal constante resultar num aumento de dureza, a resistência ao desgaste destes materiais diminui.
Document Type Master Thesis
Language English
Advisor(s) Rocha, L. A.; Ariza, E.
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