Influence of corrosion on mechanical properties and microstructure of 3xxx, 5xxx, and 6xxx series aluminum alloys

• Autorzy: Ziobro G. , Richert M. , Wiewióra M.

Identyfikatory

DOI

10.7494/mafe.2017.43.4.291

Warianty tytułu

PL

Wpływ korozji na charakterystykę własności i struktury stopów aluminium serii 3xxx, 5xxx i 6xxx

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Growing demands imposed on passenger car producers concerning the reduction of exhaust emission to the environment are forcing a search for new materials and design solutions. One of the most-important factors that can reduce this emission is the low mass of a vehicle, leading to a decrease in its average fuel consumption. A reduction in weight can be obtained by the use of aluminum elements instead of steel; e.g., in air conditioning pipes, decreasing the specific weight of the construction by nearly three times. In the present study, the influence of the SWAAT corrosion test on A/C piping made from 3xxx, 5xxx, and 6xxx series aluminum alloys was investigated. The study focused on changes in the mechanical properties of samples before and after a SWAAT test determined by a tensile test and Vickers hardness measurements. Additionally, microstructure examinations were performed with the use of optical and scanning microscopy. Corrosion products on the surface of pipes were identified by Energy Dispersive X-ray Spectroscopy. Pipes made from the EN AW 6063 alloy revealed an almost 50% decrease in its strength properties after the tests. The largest decline in plastic properties was observed in pipes made from the EN AW 6060 alloy.

PL

Wobec rosnących wymagań stawianych producentom samochodów osobowych, dotyczących ograniczania emisji spalin do środowiska, poszukiwane są nowe rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne. Jednym z czynników ograniczających emisję jest obniżenie masy pojazdów, które prowadzi do obniżenia średniego spalania. Efekt ten uzyskuje się między innymi przez stosowanie elementów z aluminium, którego ciężar właściwy jest prawie trzy razy mniejszy od stali. Aluminium jest stosowane w produkcji przewodów klimatyzatorów samochodowych. Ważną cechą przewodów ze stopu aluminium jest wysoka odporność korozyjna, umożliwiająca jego pracę przez kilkanaście lat. W prezentowanym opracowaniu przedstawiono wpływ testu korozyjnego SWAAT na właściwości przewodów układu klimatyzacyjnego wykonanych ze stopu aluminium serii 3xxx, 5xxx oraz 6xxx. Określono zmianę własności mechanicznych przed testem korozyjnym i po nim w próbie jednoosiowego rozciągania oraz przeprowadzono pomiary twardości metodą Vickersa. Dodatkowo prowadzono obserwacje mikrostruktury za pomocą mikroskopii optycznej oraz skaningowej. Za pomocą detektora EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) zidentyfikowano produkty korozji na powierzchni rur po teście korozyjnym. Badane rury ze stopu EN AW 6063 po teście korozyjnym charakteryzowały się prawie 50-procentowym spadkiem własności wytrzymałościowych w porównaniu do materiału przed testem. Największe zmiany własności plastycznych po teście zgodnym z procedurą SWAAT zaobserwowano w przypadku rur ze stopu aluminium EN AW 6060.

Słowa kluczowe

EN

corrosion resistance; aluminum alloys; pitting corrosion; intergranular corrosion

PL

odporność korozyjna; stopy aluminium; korozja wżerowa; korozja międzykrystaliczna

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 43, no. 4
• Strony: 291--303
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ziobro G.

• Boryszew S.A., MAFLOW Branch in Tychy, Chełmek, Poland

autor

Richert M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Management, Krakow, Poland

autor

Wiewióra M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Non-Ferrous Metals, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Ghali E.: Corrosion Resistance of Aluminum and Magnesium Alloys. Wiley, 2010
• [2] Polmear I.: Light Alloys from Traditional Alloys to Nanocrystals. Elsevier, Sydney 2006
• [3] Lifka B.W.: Corrosion Engineering Handbook, vol. 1. Marcel Dekker, New York 1996
• [4] Szklarska-Smialowska Z.: Pitting corrosion of aluminum. Corrosion Science, 41, 9 (1998), 1743–1767
• [5] Kwiatkowski L.: Podatność na korozję i skuteczność przed korozją stopów aluminium stosowanych w budownictwie. Inżynieria Powierzchni, 4 (2009), 24–32
• [6] Oesch S., Faller M.: Environmental effects on materials: The effect of the air pollutants SO2, NO2, NO and O3 on the corrosion of copper, zinc and aluminium. A short literature survey and results of laboratory exposures. Corrosion Science, 39, 9 (1997), 1505–1530
• [7] Vargel C.: Corrosion de l’aluminium. Dunod, Paris 1999
• [8] Roodbari M.K.: Effect of Microstructure on the Performance of Corrosion Resistant Alloys. Master thesis, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim 2015
• [9] Davis J.R. (ed.): Corrosion of Aluminium and Aluminium Alloys. ASM International 1999
• [10] Sukiman N.L., Zhou X., Birbilis N., Hughes A.E., Mol J.M.C., Garcia S.J., Thompson G.E.: Durability and Corrosion of Aluminium and Its Alloys: Overview, Property Space, Techniques and Developments. In: Ahmad Z. (ed.), Aluminium Alloys – New Trends in Fabrication and Applications. InTech 2012, 47–97
• [11] Revie R.W. (ed.): Uhlig’s Corrosion Handbook. Third edition. John Wiley and Sons, Hoboken, NJ, USA, 2011
• [12] Lucente A.M., Scully J.R.: Pitting and alkaline dissolution of an amorphous-nanocrystalline alloy with solute-lean nanocrystals. Corrosion Science, 49, 5 (2007), 2351–2361
• [13] Lunt T.T., Scully J.R., Brusamarello V., Mikhailov A.S., Hudson J.L.: Spatial Interactions among Localized Corrosion Sites: Experiments and Modeling. In: Electrochemical Society Proceedings, vol. 2000–25, 115–125
• [14] Wang B., Zhang L., Su Y., Xiao Y., Liu J.: Corrosion Behavior of 5A05 Aluminium Alloy in NaCl Solution. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 26, 5 (2013), 581–587
• [15] Birbilis N., Buchheit R.G.: Electrochemical Characteristics of Intermetallic Phases in Aluminium Alloys an Experimental Survey and Discussion. Journal of the Electrochemical Society, 152 (2005), 140–151
• [16] Macdonald D.D.: The history of the point defect model for the passive state: A brief review of film growth aspects. Electrochimica Acta, 56, 4 (2011), 1761–1772
• [17] Lucente A.M., Scully J.R.: Pitting and alkaline dissolution of an amorphous-nanocrystalline alloy with solute-lean nanocrystals. Corrosion Science, 49, 5 (2007), 2351–2361
• [18] Lunt T.T., Scully J.R., Brusamarello V., Mikhailov A.S., Hudson J.L.: Spatial Interactions among Localized Corrosion Sites. Journal of the Electrochemical Society, 149, 5 (2002), B163–B173
• [19] Triantafyllidis G.K., Kiligaridis I., Zagkliveris D.I., Orfanou I., Spyridopoulou S., Mitoudi-Vagourdi E., Semertzidou S.: Characterization of the A6060 Al Alloy Mainly by Using the Micro-Hardness Vickers Test in Order to Optimize the Industrial Solutionizing Conditions of the As-Cast Billets. Materials Sciences and Applications, 6 (2015), 86–94
• [20] Mrówka-Nowotnik G., Sieniawski J.: Wpływ warunków umacniania wydzieleniowego na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne stopu aluminium AlSi1MgMn. Inżynieria Materiałowa, 3 (2006), 217–220
• [21] Hirsch J.: Aluminium in Innovative Light-Weight Car Design. Materials Transactions, 52, 5 (2011), 818–824
• [22] Ghassemieh E.: Materials in Automotive Application, State of the Art and Prospects. In: Chiaberge M. (ed.), New Trends and Developments Automotive Industry. InTech 2011, 365–394
• [23] The aluminium automotive manual. https://www.european-aluminium.eu/media/1540/aam-products- 3-automotive-tubes.pdf [20.11.2017]
• [24] Leszczyńska-Madej B., Sajdak W., Wiewióra M., Richert M.: Stabilność termiczna stopów aluminium stosowanych w urządzeniach klimatyzacyjnych. Rudy i Metale Nieżelazne, 61, 12 (2016), 521–525
• [25] Wzorek Ł., Wędrychowicz M., Skrzekut T., Noga P.: Effect of heat treatment on quality and properties of solid bonded 6061 aluminium alloy. Inżynieria Materiałowa. Materials Engineering, 38 (2017), 32–38