Zachowanie korozyjne kompozytu A359-cząsteczki SiC

• Autorzy: Bieniaś J. , Surowska B.

Warianty tytułu

EN

Corrosion behaviour of 359-SiC particles composite

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań podatności na korozję materiału kompozytowego o osnowie aluminium stopu aluminium 359 (Aluminium Association), zawierającego 20% obj. cząsteczek SiC (359/20%SiC). Kompozyt 359/20%SiC został wytworzony w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie. Znajduje on zastosowanie jako nowoczesny materiał konstrukcyjny w przemyśle samochodowym, szczególnie na tłoki i tarcze hamulcowe. Wprowadzenie cząstek wzmacniających znacząco może zmieniać zachowanie korozyjne tych materiałów. Publikowana literatura w zakresie kompozytów o osnowie stopów aluminium jest ograniczona i często sprzeczna. Jest to spowodowane faktem rozmaitości osnowy kompozytów i faz zbrojących, które mogą powodować zupełnie inne zachowanie korozyjne. Ponadto różne parametry wytwarzania wpływają na mikrostrukturę materiałów kompozytowych, a w konsekwencji na ich zachowanie korozyjne. Badania odporności na korozję kompozytu 359/20%SiC wykonano za pomocą przyśpieszonych badań elektrochemicznych metodą potencjodynamiczną. Analizę korozyjną tego materiału odniesiono do charakterystyki korozyjnej stopu aluminium AK9 (AlSi9Mg). Pomiary potencjodynamiczne wykonano w 3,5% wag. roztworze NaCl (pH = 7,0) w temperaturze 25°C. Badania mikrostrukturalne przeprowadzono za pomocą mikroskopu optycznego ZEISS i skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) Hitachi S-3500N. W strukturze kompozytu na tle roztworu stałego i drobnoziarnistej eutektyki widoczne są cząsteczki węglika krzemu. Rozkład cząsteczek SiC w strukturze był dość równomierny (rys. la). Przebieg krzywych polaryzacji anodowej w 3,5% NaCl wskazuje, że są to krzywe metalu ulegającego samorzutnej pasywacji (rys. 2). Wyznaczone potencjały Ek, Eb, Er,[ delta]Eb, [delta]Er, z badań elektrochemicznych i analizy krzywych polaryzacji anodowej dla kompozytu i stopu AK9 są bardzo podobne (tab. 2). W strukturze stopu AK9 (rys. 3) występują liczne wżery, których głębokość zawiera się w granicach 8--16 }mikro]m. Wżery lokują się w eutektyce [alfa]+Si. W przypadku materiału kompozytowego 359/20%SiC obserwuje się jeszcze bardziej liczne i głębsze wżery (10--24 [mikro]m), które także lokują się w eutektyce [alfa]+Si pomiędzy cząsteczkami SiC (rys. rys. 4 i 5). Przeprowadzone badania nie wykazały znaczącego wpływu cząsteczek SiC na wzrost podatności na korozję wżerową w porównaniu do stopu AK9, co potwierdzają również dane literaturowe.

EN

The paper presents results of the studies on the susceptibility of Aluminium Matrix Composite to corrosion. The subject of the examinations was a composite with the 359 aluminium alloy matrix (Aluminium Association) containing 20 vol.% of SiC particles (359/20%SiC). The 359/20%SiC composite has been synthesized at the Foundry Research Institute in Cracow. This material can be applied as a modern construction material in automotive industry, particularly for brake discs and pistons. However, the addition of the reinforcement particles could significantly influence the corrosion behaviour of these materials. Generally published literature on the corrosion of aluminium-based composites is rather limited and often contradictory. This is due to the fact that there is a variety of aluminium alloy matrix and reinforcement type combinations which may exhibit a completely different corrosion behaviour. In addition, processing parameters can heavily affect composite microstructure and, consequently, their corrosion behaviour. The studies on the 359/20%SiC composite corrosion resistance were carried out by accelerated electrochemical studies using the potentiodynamic method. The corrosion analysis of this material was then related to the corrosion characteristics of AK9 (AlSi9Mg) aluminium alloy. The potentiodynamic measurements were taken in the 3.5 wt.% NaCl water solution (pH = = 7.0) at the temperature of 25°C. Microstructure analysis of the specimens was examined using ZEISS model optical microscope and Hitachi S-3500N scanning electron microscopy (SEM). Silicon carbide particles were seen in the matrix on base of the [alpha]-Al solid solution, a fine-grained eutectic [alpha]+Si (Fig. 1a). Distribution of SiC in the structure was quite uniform. The course of the anodic polarization curves in the 3.5 wt.% NaCl solutions suggests characteristic curves for the metal that undergoes spontaneous passivation (Fig. 2) Potentials of the Ek, Eb, Er, [delta]Eb, [delta]Er determined in electrochemical studies and analyses of the anodic polarisation curves, for both, composite and AK9 alloy, are very similar (Tab. 1). In the microstructure of AK9 alloy (Fig. 3) there arę numerous pits whose depth ranges from 8--16 [micro]m. The pits are located in [alpha]+Si eutectic. In the case of the composite material more numerous and deeper pits (10--24 [micro]m) were observed which also locate in the [alpha]+Si eutectic between SiC particles (Figs. 4, 5). The conducted examinations did not show significant influence of SiC particles on the increase of susceptibility to pitting corrosion in comparison to AK9 alloy, what is confirmed by the literature data.

Słowa kluczowe

PL

aluminium; materiał kompozytowy aluminiowy; odporność korozyjna; węglik krzemu; polaryzacja potencjodynamiczna

EN

aluminium; metal matrix composite; potentiodynamic polarization; silicon carbide; corrosion behaviour

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 3, nr 8
• Strony: 380--384
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bieniaś J.

• Politechnika Lubelska, Katedra Inżynierii Materiałowej, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin

autor

Surowska B.

• Politechnika Lubelska, Katedra Inżynierii Materiałowej, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin

Bibliografia

• [1] Gabrylewski M., Patejuk A., Materiały kompozytowe z osnową metaliczną, Inżynieria Materiałowa 1997, 6.
• [2] Suchy J. (red.), Kompozyty odlewane, CIAFT, 1995, 29-44.
• [3] Sobczak J., Sobczak N., Zastosowanie prasownia w stanie ciekłym do wytwarzania kompozytów metalowych, Przegląd Odlewnictwa 1996, 2, 31-37.
• [4] Lindroos V., Talvitie M., Recent Advances in Metal Matrix Composites, Journal of Materials Processing Technology 1995, 53, 273-284.
• [5] Malik M., Bala H., Elektrochemiczne metody oceny stabilności warstw pasywnych na materiałach kompozytowych z osnową aluminiową, Inżynieria Materiałowa 1995, 5, 133--137.
• [6] Modi O., Saxena M., Prasad B., Jha A., Das S., Yegneswaran A., Role of Alloy Matrix and Dispersioid on Corrosion Behaviour of Cast Aluminium Alloy Composites, Corrosion 1998, 54, 2, 129-134.
• [7] Kiourtdidis G., Skolianos S., Corrosion Behavior of Sqeeze-Cast Silicon Carbide-2024 Composites in Aerated 3.5 wt% Sodium Chlorid, Materials Science and Enginering 1998, A248, 165-172.
• [8] Trowsdale A., Noble A., Harris S., Gibbins I. Thompson G., Wood G., The Influence of Silicon Carbide Reinforcement on the Pitting Behaviour of Aluminium, Corrosion Science 1996, 38, 2, 177-191.
• [9] Deuis R., Green L., Subramanian C., Yelup J., Corrosion Behavior of Aluminium Composite Coatings, Corrosion 1997, 53, 11, 880-890.
• [10] Greene H.J., Mansfeld F., Corrosion Protection of Aluminium Metal-Matrix Composites, Corrosion 1997, 53, 12, 920-927.
• [11] Hihara L.H., Latanision R.M., Galvanic Corrosion of Aluminium-Matrix Composites, Corrosion 1991, 48, 7, 546-552.
• [12] Nunes P., Ramanathan L., Corrosion Behavior of Alumina-Aluminium and Silicin Carbide-Alumnium Metal-Matrix Composites 1995, 51, 8, 610-617.
• [13] ASM Handbook, Casting, Vol. 15, ASM International, USA, 1992.
• [14] Śleziona J., Czynniki kształtujące strukturę i niektóre właściwości kompozytów Al-cząsteczki ceramiczne, Archiwum Nauki o Materiałach 1992, 13, 3, 197-208.
• [15] Bieniaś J., Surowska B., Microstructural Studies of SiC/Al Alloys Metal Matrix Composites, Practical Metallography 2001, 32, 171-174.
• [16] Trzaskoma P., Pit Morphology of Aluminium Alloy and Silicion Carbide/Aluminium Alloy Metal Matrix Composites, Corrosion 1990, 46, 5, 402-409.