Evaluation of Wear and Corrosion Resistance of Titanium and Stainless Steel Joints Made of Al, Cu and Ni

Szwed, B.; Konieczny, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Evaluation of Wear and Corrosion Resistance of Titanium and Stainless Steel Joints Made of Al, Cu and Ni

Autorzy

Szwed B. , Konieczny M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Ocena odporności na zużycie i korozję złączy wykonanych pomiędzy tytanem a stalą nierdzewną za pośrednictwem Al, Cu oraz Ni

Języki publikacji

Abstrakty

In the present study, commercial pure titanium (Grade 2) was joined to the stainless steel (X5CrNi18-10) by diffusion bonding using aluminium, copper, and nickel as interlayers (100 μm). The investigation focuses on comparing the wear and corrosion resistance of the obtained diffusion joints. The microstructure of the joints was investigated using scanning electron microscopy equipped with an energy dispersive X-ray system (EDS) to determine the chemical composition of joint. The value of friction force and the wear resistance of diffusion bonded joints were carried out by block-on-ring frictional pair, preformed on the tribological tester T-05. The study was carried out under conditions of technically dry friction for the concentrated sliding contact loaded with 300 N. The friction distance for each test was 400 m. The results show that the maximum values of the friction coefficient and mass loss were obtained for joints with a nickel interlayer. The galvanic corrosion tests were carried out in 0.5 M Na2SO4 solution acidified to pH 1 with a sulphuric acid solution. The potentiodynamic polarization curves show that the lowest corrosion current was registered for the joints performed by copper.

W niniejszej pracy połączono czysty tytan (Grade 2) ze stalą nierdzewną (X5CrNi18-10) poprzez spajanie dyfuzyjne z użyciem międzywarstw z aluminium, miedzi oraz niklu (100 μm). Badanie koncentruje się na porównaniu odporności na zużycie i korozję uzyskanych złączy dyfuzyjnych. Mikrostrukturę połączeń badano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej wyposażonej w system dyspersji energii (EDS) w celu określenia składu chemicznego spoiny. Wartość siły tarcia oraz odporności na ścieranie połączeń dyfuzyjnych została określona za pomocą testera tribologicznego T-05, który pracował w układzie pary ciernej typu „blok–pierścień”. Badania przeprowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego dla styku ślizgowego obciążonego 300 N. Droga tarcia dla każdego testu wynosiła 400 m. Wyniki wskazują, iż najwyższą wartość współczynnika tarcia i ubytku masy uzyskano dla połączeń z niklową przekładką. Badanie odporności na korozję elektrochemiczną przeprowadzono w 0,5 M roztworze Na2SO4 zakwaszonym do pH 1 kwasem siarkowym. Potencjodynamiczne krzywe polaryzacji wskazują, że najniższą wartość prądu korozyjnego zarejestrowano dla połączeń wykonanych przy użyciu przekładki miedzianej.

Słowa kluczowe

wear resistance corrosion diffusion bonding titanium stainless steel

odporność na zużycie korozja spajanie dyfuzyjne tytan stal nierdzewna

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2018

Tom

nr 6

Strony

149--156

Opis fizyczny

Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szwed B.

Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics Engineering, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

autor

Konieczny M.

Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics Engineering, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

1. Hajbagheri A., Bozorg K., Amadeh A.: Microstructure and wear assessment of TIG surface alloying of CP-titanium with silicon. Journal of Materials Science, 43, 2008, pp. 5720–5727.
2. Więckowski W., Adamus J.: Badania tarciowo-zużyciowe tytanu i stopów aluminium. Obróbka Plastyczna Metali, 24, 2013, pp. 169–178.
3. Bloyce A., Dong H., Bell T.: Surface modification of titanium alloys for combined improvements in corrosion and wear resistance. Surface and Coatings Technology, 107, 1998, pp. 125–132.
4. Skołek-Stefaniszyn E., Burdynska S., Mróz W., Wierzchoń T.: Structure and wear resistance of the composite layers produced by glow discharge nitriding and PLD method on AISI 316L austenitic stainless Steel. Vacuum, 83, 2009, pp.1442–1447.
5. Kato H., Abe S., Tomizawa T.: Interfacial structures and mechanical properties of steel–Ni and steel–Ti diffusion bonds, Journal of Materials Science, 32, 1997, pp. 5225–5232.
6. Lee M. K., Park J. J., Lee G. J., Lee J. G., Kim D. W., Lim C. H., Rhee C. K., Lee Y. B., Lee J. K., Hong S. J.: Corrosion of Ti–STS dissimilar joints brazed by a Ag interlayer and Ag–Cu–(Pd) alloy fillers. Journal of Nuclear Materials, 409, 2011, pp. 183–187.
7. Yao W., Wu A., Zou G., Ren J.: Formation process of the bonding joint in Ti/Al diffusion bonding. Materials Science and Engineering A, 480, 2008, pp. 456–463.
8. Dziadoń A., Mola R., Błaż L.: Formation of layered Mg/eutectic composite using diffusional processes at the Mg- Al interface, Archives of Metallurgy and Materials, 56, 2011, pp. 677–684.
9. Konieczny M.: Mechanical properties and deformation behavior of laminated titanium-intermetallic composites synthesised using Ti and Cu foils. Kovove Materialy-Metallic Materials, 48, 2010, pp. 47–53.
10. Kundu S., and Chatterjee S.: Characterization of diffusion bonded joint between titanium and 304 stainless steel using a Ni interlayer. Materials Characterization. 59, 2008, pp. 631 637.
11. TeplenkoIrina M., Podchernyaeva I., Panasyuk A.: Structure and Wear Resistance of Coatings on Titanium Alloy and Steels Obtained by Electrospark Alloying with AlN - ZrB2 Material, Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 41, 2002, pp. 154–161.
12. Szwed B., Konieczny M.: Influence of bonding pressure on the dissimilar joints of titanium and stainless steel with an aluminium interlayer. In METAL 2016: 25rd International Conference on Metallurgy and Materials. Brno: TANGER, 2015, pp. 1552–1557.
13. Konieczny M., Szwed B., Mola R.: Diffusion bonding and transient liquid phase joining of titanium to AISI 304 stainless steel with an aluminum interlayer, Proceedings of 24th International Conference on Metallurgy and Materials - METAL 2015, 2015, pp. 1513–1518.
14. Szwed B., Konieczny M.: Microstructure and Mechanical Properties of Joints of Titanium with Stainless Steel Performed Using Nickel Filler. Archives of Metallurgy and Materials, 61, 2016, pp. 997–1001.
15. Kundu S., Chatterjee S.: Characterization of diffusion bonded joint between titanium and 304 stainless steel using a Ni interlayer, Materials Characterization, 59, 2008, pp. 631–637.
16. Szwed B., Konieczny M.: Effect of cooling rate on titanium and stainless steel joints performed with copper interlayer, Proceedings of 25th International Conference on Metallurgy and Materials METAL 2016, Brno, 2016 pp. 1456–1461.
17. Elrefaey A., Tillmann W.: Solid state diffusion bonding of titanium to steel using a copper base alloy as interlayer, Journal of Materials Processing Technology, 209, 2009, pp. 2746–2752.
18. Eroglu M., Khan T. I., Orhan N.: Diffusion bonding between Ti-6Al-4V alloy and microduplex stainless steel with copper interlayer. Materials Science and Technology, 18, 2002, pp. 68–72.
19. Lee M. K., Park J. J., Lee J. G., Rhee C. K.: Phase-dependent corrosion of titanium-to-stainless steel joints brazed by Ag–Cu eutectic alloy filler and Ag interlayer, Journal of Nuclear Materials, 439, 2013, pp. 168–173.
20. Lee M. K., Park J. J., Lee G. J., Lee J. G., Kim D. W., Lim C. H., Rhee C. K., Hong S. J.: Corrosion of Ti–STS dissimilar joints brazed by a Ag interlayer and Ag–Cu–(Pd) alloy fillers. Journal of Nuclear Materials, 409, 2011, pp. 183–187.
21. Elrefaey A., Wojarski L., Tillmann W.: Evaluation of Corrosion Performance of Titanium/Steel Joint Brazed by Cu-Based Filler Metal. Journal of Materials Engineering & Performance, 21, 2012, pp. 707 713.
22. Nizamettin K., Behcet G., Fehim F.: Corrosion and mechanical-microstructural aspects of dissimilar joints of Ti–6Al–4V and Al plates, International Journal of Impact Engineering, 34, 2007, pp. 1423–1432

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-746d2320-c8df-4d91-a6c7-f7cce08633a0