ÚNAVOVÉ CHARAKTERISTIKY MODIFIKOVANÝCH HOŘČÍKOVÝCH SLITIN PO KOROZNÍ DEGRADACI

Abstract
Předložená disertační práce se zabývá posouzením vlivu povrchového zpracování plazmatickou elektrolytickou oxidací (PEO) na únavové chování protlačované hořčíkové slitiny AZ61 na vzduchu a v prostředí 3,5% roztoku NaCl. Povrchové zpracování probíhalo v elektrolytu na bázi křemičitan-fosforečnanu při použití zdroje střídavého proudu a frekvence 50 Hz. Vliv proudové hustoty na tvorbu povlaku byl zkoumán při hodnotách 70, 130 a 200 mA cm–2 v časech do 1800 s. Pro posouzení vlivu fluoridových iontů bylo do elektrolytu přidáno 8 g dm-3 KF. Fluorid draselný působil jako inhibitor lokální oxidace v počáteční fázi zpracování, ke které docházelo v blízkosti sekundárních fází Al–Mn. Rovněž přítomnost fluoridu způsobila modifikaci charakteru jiskření, snížení rychlosti tvorby povlaku a změnu morfologie povlaku při malém vlivu na tvrdost povlaku a korozní odolnost slitiny v průběhu expozice v solné mlze. Pro testování vlivu únavového chování experimentální slitiny byl na základě optimalizace zvolen povlak vytvořený v čase 300 s při proudové hustotě 130 mA cm-2 v elektrolytu s přidaným KF. Měření vysokocyklové únavy bylo provedeno na válcových zkušebních tyčích v režimu řízeného zatížení s využitím míjivého zátěžného cyklu v tahu s parametrem asymetrie R=0. Proložením experimentálních dat regresní funkcí Kohout & Věchet byla stanovena horní mez únavy hC slitiny bez povlaku na vzduchu pro 107 cyklů 145,4 MPa a kombinace PEO povlaku s chloridovými ionty způsobila redukci o ~55 %. Pozornost byla věnována iniciaci únavové trhliny při jednotlivých podmínkách zatěžování. Byla provedena podrobná fraktografická analýza lomových ploch včetně pozorování sekundárních trhlin na měrné délce únavových těles. V základním stavu byl potvrzen především vliv fází Al–Mn na iniciaci trhliny a přítomností chloridových iontů došlo k přispění počátku únavové trhliny vznikem lokálního korozního napadení. Cyklickým zatěžováním došlo při aplikaci PEO zpracování ke snížení kompaktnosti povlaku a k odlupování vnější vrstvy. Iniciace byla usnadněna přenášením napětí v blízkosti trhlin vznikajících v povlaku do základního materiálu způsobené dobrou adhezí povlaku.
This doctoral thesis deals with the determination of the influence of plasma electrolytic oxidation (PEO) on fatigue behaviour of extruded AZ61 magnesium alloy in air and in the 3.5% NaCl solution. The coatings were formed in the silicate-phosphate electrolyte under pulsed current conditions at a frequency of 50 Hz. The influence of current density on coating formation was examined under current densities of 70, 130 and 200 mA cm-2 for different durations up to a maximum of 1800 s. 8 g dm-3 of KF were added to the electrolyte to study the influence of fluoride ions in plasma electrolytic oxidation. It is shown that fluoride ions inhibit localised oxidation in the initial stage of the process, associated with the secondary particles based on Al–Mn. The presence of fluoride also modified the sparking characteristics, decreased the rate of coating growth and changed the morphologies of the coatings. The influence of fluoride on the coating hardness, and the corrosion resistance of the alloy during exposure to salt spray, was negligible. Based on previous optimised PEO conditions, coatings formed under a current density of 130 mA cm-2 for 300 s in the electrolyte containing KF were chosen for fatigue testing. The high-cycle fatigue tests were carried out on cylindrical samples under a force controlled sinusoidal tension-tension cycle with asymmetry parameter R=0. The experimental data were fitted with Kohout & Věchet function. The fatigue limit of uncoated alloy in air for 107 cycles was determined at 145.4 MPa and the combination of PEO coating with chloride ions caused a reduction of ~55 %. Attention was paid to the fatigue crack initiation in different conditions of cyclic loading. The fracture surfaces underwent detailed fractography analysis including secondary crack observation on the gauge length. The contribution of Al–Mn particles were confirmed on the uncoated alloy in air and the presence of chloride ions were observed as another influential contributor to local corrosion attack. The cyclic loading caused spalling of the outer layer, and the multiple initiation was observed on PEO coated alloy, caused by cracks in the coating and stress transferring to the alloy.
Description
Citation
NĚMCOVÁ, A. ÚNAVOVÉ CHARAKTERISTIKY MODIFIKOVANÝCH HOŘČÍKOVÝCH SLITIN PO KOROZNÍ DEGRADACI [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2013.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Fyzikální a materiálové inženýrství
Comittee
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (předseda) doc. Ing. Branislav Hadzima, Ph.D. (člen) Ing. Vladivoj Očenášek, CSc. (člen) prof. RNDr. Jan Kohout, CSc. (člen) doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D. (člen) Ing. Jaromír Tulka, CSc. (člen)
Date of acceptance
2013-06-28
Defence
Práce má velmi dobrou úroveň a uvádí velké množství původních experimentálních výsledků, které byly publikovány a tedy prošly mezinárodní recenzí.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení
DOI
Collections
Citace PRO