Corrosion studies on aluminium-based metal matrix composites reinforced with graphite, SiC and fly ash particles

• Autorzy: Bieniaś J.

Warianty tytułu

PL

Badania odporności korozyjnej materiałów kompozytowych o osnowie aluminium zbrojonych cząsteczkami grafitu, SiC i popiołu lotnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aluminium Matrix Composites reinforced with ceramic particles (e.g. SiC, Al2O3, graphite and fly ash) are actually advanced engineering materials. These materials can be characterised by superior mechanical and thermal properties. However, the addition of the reinforcement particles could significantly changing corrosion behaviour of aluminium matrix composites. The corrosion resistance of aluminium matrix composites is determined by several factors such as: variety of aluminium alloy matrix and reinforcement type combinations, manufacturing technology, microstructure of composite and interfacial reactions reinforcement/matrix. This paper presents microstructural characteristic and susceptibility to pitting corrosion of on aluminium-based metal matrix (Al-Si) composites reinforced with graphite (5.7 wt. %), SiC (20 vol. %) and fly ash (9.0 wt. %) particles. The corrosion resistance experiments were carried out by accelerated electrochemical studies using the potentiodynamic method (in the 3.5 wt. % NaCl aqueous solution, pH 7.0, at 25oC). The corrosion behaviour of composite with fly ash particles was studied further by immersion tests for 50 days (3.5 wt. % NaCl). The polarisation curves, corrosion potentials (corrosion Ecorr, pitting Epit and repassivation Erp) and surface morphology after corrosion tests were estimated. It was found that: (1) the electrochemical data and microstructure observations after corrosion tests confirms that incorporation of reinforcement particles (graphite, SiC, fly ash) into aluminium matrix causes the increase of susceptibility to pitting corrosion of the composites in comparison with unreinforced matrix alloys, (2) the enhanced pitting corrosion of Al/fly ash, Al/SiC and Al/GR composites is associated with the pores, multiphasic character of composites (e.g. the releases of intermetallic Al3Ni phase), reactions at the interface reinforcement/matrix and formation of galvanic couples favourable to corrosion. The same factors also determine the properties of oxide film forming on the materials surface.

PL

Materiały kompozytowe o osnowie aluminium zbrojone cząsteczkami ceramicznymi (np. SiC, Al2O3, grafit i popiół lotny) stanowią aktualnie nowoczesne materiały inżynierskie. Materiały te charakteryzują się wysokimi właściwościami mechanicznymi i termicznymi. Jednakże wprowadzenie cząsteczek zbrojących do osnowy może znacząco zmieniać zachowanie korozyjne kompozytów. Odporność korozyjna kompozytów o osnowie aluminium uwarunkowana jest kilkoma czynnikami, takimi jak: różnorodnością materiałów osnowy oraz faz zbrojących, technologią wytwarzania, mikrostrukturą kompozytów oraz reakcjami na powierzchni rozdziału osnowa/zbrojenie. W artykule przedstawiono charakterystykę mikrostrukturalną i podatność do korozji wżerowej kompozytów o osnowie stopów aluminium (Al-Si) zbrojonych cząsteczkami grafitu (5,7% wag.), SiC (20% obj.) oraz fly ash'u (9% wag.). Odporność korozyjną określono za pomocą przyśpieszonych badań elektrochemicznych metodą potencjodynamiczną (3,5% wag. NaCl, pH 7,0, 25oC) oraz dodatkowo dla kompozytu zbrojonego cząsteczkami fly ash'u badaniami zanurzeniowymi (przez 50 dni w 3,5% wag. NaCl). Wyznaczono krzywe polaryzacji, typowe potencjały korozyjne (korozji Ecorr, przebicia Epit i repasywacji Erp) oraz analizowano morfologię powierzchni po przeprowadzonych badaniach korozyjnych. Wykazano, że: (1) dane elektrochemiczne oraz obserwacje mikrostruktury po przeprowadzonych badaniach korozyjnych potwierdzają, że wprowadzenie cząsteczek zbrojących do osnowy aluminiowej powoduje wzrost podatności do korozji wżerowej materiałów kompozytowych w stosunku do stopów osnowy, (2) korozja wżerowa kompozytów Al/fly ash, Al/SiC i Al/GR związana jest z porowatością, wielofazowym charakterem kompozytów (np. wydzielenia fazy Al3Ni), reakcjami na powierzchni rozdziału osnowa/zbrojenie oraz tworzeniem się par galwanicznych sprzyjających korozji. Czynniki te determinują także właściwości warstwy pasywnej na powierzchni materiałów.

Słowa kluczowe

EN

aluminium; metal matrix composite; microstructure; pitting corrosion

PL

aluminium; metalowy materiał kompozytowy; mikrostruktura; korozja wżerowa

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 3
• Strony: 286--290
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bieniaś J.

• Lublin University of Technology, Department of Materials Engineering, 36 Nadbystrzycka St, 20-618 Lublin,

Bibliografia

• [1] Ejiofor J.U., Reddy R.G., Developments in the processing and properties of particulate Al-Si composites, Journal of Metals 1997, 11, 31-37.
• [2] Sobczak J., Metalowe materiały kompozytowe, Wyd. Instytutu Odlewnictwa i Instytutu Transportu Samochodowego, Kraków-Warszawa 2002.
• [3] Modi O., Saxena M., Prasad B., Jha A., Das S., Yegneswaran A., Role of alloy matrix and dispersoid on corrosion behaviour of cast aluminium alloy composites, Corrosion 1998, 54, 129-133.
• [4] Surowska B., Bieniaś J., The influence of graphite particles on corrosion behaviour of A356/GRp Aluminium Composite, Inżynieria Materiałowa 2004, 3 24-27.
• [5] 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, 177-191.
• [6] Hihara L.H., Latanision R.M., Galvanic corrosion of aluminium-matrix composites, Corrosion 1991, 47, 335-339.
• [7] Nunes P., Ramanathan L., Corrosion behavior of alumina-aluminium and silicon carbide-alumnium metal-matrix composites, Corrosion 1995, 51, 610-617.
• [8] Greene H.J., Mansfeld F., Corrosion protection of aluminum metal-matrix composites, Corrosion 1997, 53, 920-926.
• [9] Szklarska-Śmiałkowska Z., Pitting corrosion of metals, NACE, Houston 1986.
• [10] Trzaskoma P.P., Pit morphology of aluminum alloy and silicon carbide/aluminum alloy metal matrix composites, Corrosion 1990, 46, 402-408.
• [11] Olszówka-Myalska A., Struktura połączenia ceramika-metal w wybranych kompozytach z osnową metalową, Inżynieria Materiałowa 1999, 3-4, 144-14.
• [12] Silvain J.F., Heintz J.M., Lahaye M., Interface analysis in Al and Al alloys/Ni/carbon composites, Journal of Material Science 2000, 35, 961-965.
• [13] Bieniaś J., Walczak M., Surowska B., Sobczak J., Micro-structure and corrosion behaviour of aluminium fly ash composites, Journal of Optoelectronics and Advanced Mate-rials 2003, 2, 493-502.
• [14] Deuis R.L., Green L., Subramanian C., Yellup J.M., Corrosion behavior of aluminium composite coatings, Corrosion 1997, 53, 880-890.