مرضیه نبئی

مرضیه نبئی


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print


 

دانشکده مهندسی

گروه آموزشی مهندسی مواد

 

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در شته مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد

 

عنوان:

بررسی اثرات ریزدانه‌­سازی و تنش­های پسماند حاصل از ساچمه‌­زنی بر رفتار خوردگی تیتانیم خالص تجاری

 

استاد راهنما:

دکتر آرش فتاح الحسینی

 

استاد مشاور:

دکتر امیرحسین محمودی

 

اساتید داور:

دکتر یوسف مظاهری

دکتر محسن شیخی

 

نگارش:

مرضیه نبئی

 

۰۸/۱۱/۱۳۹۷ ساعت ۱۵

آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

 

 

Bu-Ali Sina University

 

Faculty of Engineering

Department of Material Engineering

 

 

Thesis submitted for Master of Material Engineering in Identification and Selection of Metal Materials

 

Title:

 

Effect of Grain Refinement and Residual Stresses from Shot peening on Corrosion Behavior of Commercially Pure Titanium

 

 

Supervisor:

Arash Fattah-alhoseini (Ph.D)

 

 

Advisor:

Amirhosein Mahmudi (Ph.D)

 

Master Reviewer:

Yousef Mazaheri (Ph.D)

Mohsen Sheykhi (Ph.D)

 

By:

Marziyeh Nabiee

 

2019/01/28

 

 

چكيده:

          در این مطالعه به بررسی تأثیر ساچمهزنی بر رفتار خوردگی و ریزساختار تیتانیم خالص تجاری پرداختهشد. آزمایشهایی شامل اندازهگیری تنشپسماند فشاری ایجادشده توسط ساچمهزنی با ساچمههای فولادی به قطر 3/0 میلیمتر، مدتزمانهای 20 و 60 ثانیه و شدتهای 3/0، 8/0 و 1/0 میلیمتر آلمن، زبری سنجی، تصویربرداری SEM قبل و بعد از غوطهوری در محلول رینگر، آنالیز پراش پرتوایکس و آزمونهای خوردگی طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی در1، 4، 7 روز غوطهوری و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک انجامشد. تحقیقات انجامشده نشان میدهد، با افزایش مدتزمان ساچمهزنی و یا شدت ساچمه-زنی و یا هردو مقدار تنشپسماند فشاری در سطح نمونه افزایش مییابد. کمترین مقدار تنشپسماند مربوط به نمونه T1 (S20، mmA 3/0) به مقدار 125/512- مگاپاسکال و بیشترین مقدار آن متعلق به نمونه T5 (s60، mmA 1/0) که کمترین عمق را نیز داراست، به مقدار  535/859- مگاپاسکال میباشد. با تغییرشکل پلاستیک ایجاد شده توسط ضربات ساچمه روی سطح، نابجاییها بیشتر شده و مرزدانه با زاویه کم ایجاد میکند در نتیجه ساختار سطح ریزدانه میشود. با استفاده از محاسبه پهنای پیک در نیمه ارتفاع و با کمک روش ویلیامسون-هال، اندازه کریستالیته محاسبه شد و اندازه کریستالی نمونههای ساچمهزنی شده به زیر 100 نانومتر میرسد. با افزایش شدت و مدتزمان ساچمهزنی، اندازه کریستالی کمتر شدهاست. نتایج حاصل از طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی نمونه خام (ساچمهزنی نشده) و نمونههای ساچمهزنی شده پس از یک، چهار و هفت روز غوطهوری در محلول شبیهساز بدن رینگر نشان میدهد که نمونهها با بیشترین شدت یا بیشترین مدتزمان ساچمهزنی رفتار خوردگی مناسبتری نسبت به دیگر متغیرها و نمونه خام نشان میدهد. با افزایش زمان غوطهوری مقادیر امپدانس افزایش یافته و در نتیجه رفتار الکتروشیمیایی نمونهها بهبود مییابد. بزرگترین حلقه منحنی نایکویست متعلق به نمونه T5 (s60، mmA 1/0) با بیشترین تنشپسماند فشاری میباشد. منحنی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک برای تیتانیم خالص تجاری خام و ساچمهزنی شده پس از هفت روز غوطهوری در محلول رینگر، نشان میدهد پتانسیل نمونههای ساچمهزنی شده مثبتتر شده-اند یعنی به ناحیهای با پتانسیل خوردگی نجیبتر انتقال یافتهاست. همچنین کمترین چگالی جریان خوردگی متعلق به نمونه T5 (s60، mmA 1/0) با بیشترین تنشپسماند فشاری با مقدار 6-10×31/1 میلی‌آمپر بر سانتیمتر مربع به دست آمد.

واژههای کلیدی: ساچمهزنی، تنش پسماند، خوردگی، تیتانیم خالص تجاری، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک، طیفسنجی امپدانس الکتروشیمیایی

 

 

Abstract:

        In this research, the effect of shot peening on the corrosion behavior and microstructure of commercially pure titanium is investigated. For this purpose, the compressive residual stress produced by 0.3mm diameter steel balls, 20 and 60 seconds duration, and 0.3, 0.8 and 0.1mm Almen intensity and roughness was measured. Also the picture of Scaning Electron Microscopy (SEM) samples was taken before and after immersion in the ringer solution. The X-ray diffraction analysis and electrochemical impedance spectroscopic corrosion tests were performed at 1, 4, 7 days immersion and polarization of potentiodynamics. The results has shown that, by increasing in the duration time of the shot peening or the intensity of the shot¬¬ peening or both, the amount of compressive residual stress increases at the sample surface. The lowest compressive residual stresses is         -512.125 MPa  which belong to the T1 sample (20s, 0.3 mmA) and the maximum value is -859.535 MPa which belong to the T5 sample (0.1 mmA, 60s) with the lowest depth. The plastic deformation created by shot peening on the surface, increases the dislocation and creates a low angle boundary, therefore, the surface grain structure refine. The crystallite size was calculated by the Full Width at Half Maximum (FWHM) and using the Williamson-Hall method, so the measured crystallite size of the shot peened samples is below 100 nm. The Crystal size has decreased by increasing the intensity and duration of the shot peening from 270.70 nm to 11.09 nm. The results of the electrochemical impedance spectroscopy of unshot peened and shot peened samples after 1, 4 and 7 days immersion in the Ringer's body simulator solution, shows that the samples with the highest intensity or maximum duration time of shot peening show better corrosion behavior than other parameters and unshot peened samples. By the increasing of the immersion time, the impedance values increase and therefore, the electrochemical behavior of the samples improve. The largest Nyquist curve is belong to the T5 sample with the highest compressive residual stress. The potentiodynamic polarization curve for unshot peened and shot peened commercially pure titanium after seven day immersion in a ringer solution, shows that the potential of the shot peened samples is more positive, That means, it is transmitted to a region with a noble corrosion potential. Also, the lowest corrosion current density belong to the T5 sample with the highest compressive residual stresses with a value of 1.31×10-6 mA/cm2.

Key Words: Shot peening, Commercially Pure Titanium, Residual Stresses, Corrosion, polarization, Electrochemical impedance spectrometry

 

مشخصات فردی:

نام و نام خانوادگی: مرضیه نبیئی

نام پدر: غلامرضا

تاریخ تولد: ۱۷/۰۹/۱۳۷۱

محل تولد:ملایر

شماره تماس:09185035217

ملیت: ایرانی

نشانی محل سکونت: ملایر‍‍‍- بلوار قائم مقام- خیابان محمدی- کوچه وزیری

 

 

       

سوابق تحصیلی:

رشته تحصیلی

مقطع تحصیلی

واحد آموزشی

معدل

محل تحصیل

سال تحصیلی

ریاضی و فیزیک

دیپلم

فرزانگان

۵/۱۹

ملایر

۸۹

مهندسی مواد

کارشناسی

بوعلی سینا

۰۹/۱۵

همدان

۹۰-۹۴

مهندسی مواد- شناسایی و انتخاب مواد

کارشناسی ارشد

بوعلی سینا

۷۱/۱۷

همدان

۹۵-۹۷

 

 

مهارت­ها و سوابق اجرایی:

مسلط به نرم افزار خوردگی Zview

توانایی کار با نرم افزار سالیدورک

مسلط به نرم افزار Xpert high score و MIP

مسلط به زبان انگلیسی

چاپ مقاله ISI درباره رفتار خوردگی Zircaloy-4 در محلول HNO3

کارشناس مهندس متالورژ شرکت ‌ذوب آهن آلیاژی ملایر