ترجمه مکانیزم شکست و ترک خوردگی ناشی از تنش آلیاژهای آلومینیوم

توضیحات

 عنوان فارسی:  مکانیک و مکانیزم شکست در ترک خوردگی ناشی از تنش آلیاژهای آلومینیوم

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

THE MECHANICS AND MECHANISMS OF FRACTURE IN STRESS CORROSION CRACKING OF ALUMINIUM ALLOYS

مقدمه

ترک تنشی نوعی از حمله است که در آن یک تنش کششی و یک محیط خوردگی با هم وجود دارند {1}. تنش کششی می تواند یا اعمالی و یا مانده باشد {2}. مطالعات گسترده بر روی ترک خوردگی تنشی زمانی آغاز گردید که آن به عنوان دلیل شکست (فیل[1]) موارد پوکه برنجی بازوهای کوچک مطرح شد {3}. از آن زمان به بعد، شکست ها در دیگ های بخار جوش خورده یا پرچ شده، سایر سازه های  فولادی جوش خورده، خطوط لوله گاز طبیعی، مبدل های گرمایی فولادی ضد زنگ و سایر اجزا ماشینی، به تاثیر آسیب ترکیبی از تنش کششی و یک محیط خوردگی نسبت داده می شوند. شکست ها معمولا ناشی از تنش های اعمالی مهندسی نبودند، هرچند تنش های پسماند می توانند به عنوان عامل شکست به شمار آیند. تنش های پسماند ممکن است حاصل فرآیند های ساخت مانند ساخت اجسام مقعر از ورقه فلزی، منگنه کاری، نورد، جوش کاری، و غیره باشد. گداختگی یا تابکاری سازه پس از ساخت منجر به حذف تنش های پسماند خواهد گردید، اما این امر اغلب یا غیر اقتصادی است یا غیرممکن. تنش های پسماند می توانند ناشی از محصولات خوردگی باشد، از آن جایی که حجم آن ها بسیار بیشتر از حجم مواد دیگر است {4}. خوردگی تنشی معمولا در حضور فضاهای خورنده روی می دهد و محصولات سطح تقریبا غیر قابل تشخیص هستند. اگر خوردگی اضافی روی دهد اجزا معمولا به دلیل اتلاف مساحت سطح مقطع فیل می کنند. خوشبختانه خوردگی تنها تحت ترکیب های خاص ماده و محیط رخ می دهد. در مراحل اولیه ترک خوردگی تنشی، ترک ها میکروسکوپیک بوده و با بررسی بصری قابل تشخیص نیستند. این ترک ها یا می توانند بلوری (کریستالی) یا درون بلوره ای باشند، بسته به ترکیب محیط آلیاژ {5و6}. ترک های کریستالی تابع مرزهای دانه فلز بوده و این نوع از ترک برداری معمولا در آلیاژ های آلومینیوم {7و8}، فولادها و برنج های کربن – پایین {9و10} یافت می شود. ترک های درون بلوره ای از میان دانه های فلز عبور می کنند و معمولا در فولادهای ضد زنگ دیده می شوند {121}. امکان ترکیبی از ترک های بلوری و درون بلوره ای وجود دارد، هرچند معمولا یکی از آن ها غالب است. اشاره به این نکته حائز اهمیت است که آلیاژهای آلومینیوم با مقادیر محسوس از عناصر آلیاژی قابل حل،  مس، منیزیوم، سیلیکون، و روی، در مقابل ترک خوردگی تنشی در فضاهای دریایی یا هر محیطی که نمک در آن وجود دارد آسیب پذیر می باشند.

پیچیدگی متغیرهای وارده به پدیده ترک خوردگی تنشی، مدرک کافی فراهم می سازد از این بابت که مکانیزم ساده نبوده و به راحتی کنترل نمی گردد. چندین نظریه ارائه گردیدند {13و141} ، اما همگی آن ها تنها فرضیات بوده و به طور قطعی به نمایش گذاشته نشده اند. تئوری های حاضر معمولا به یکی از این دو مکانیزم مربوط میشوند:

الف) الکتروشیمیایی، که دربرگیرنده شکست پوسته اکسیدی یا تصحیح خوردگی لوله ای می شود و ب) ترک جذب سطحی تنش، که شامل شرایط انرژی سطحی یا تضعیف پیوندهای اتمی فلز به دلیل اجزای جذب شده محیط، می شود. اشاره به این نکته خالی از لطف نیست که ترک ناشی از هر کدام از این دو مکانیزم به                         جا به جایی ها موانع مرتبط می شود. پشتیبانی اصلی از مکانیزم الکتروشیمیایی توسط اندازه گیری های دانه ها و مرزهای دانه و تاثیر داخلی قطبی سازی کاتدی، کنترل می شود. شرایط مور نیاز برای محیط ها که منجر به ترک می شوند تشریح نشده اند. به طور خلاصه، نظریه الکتروشیمیایی در برابر خوردگی مسیرهای پیوسته یا ناپیوسته آسیب پذیر بوده و یک تنش بالا تمایل به جداسازی قسمت فلزی از این مسیرها دارد. این مسیرهای پیوسته می توانند در امتداد مرزهای دانه باشند که یک آند ته نشین شده ناشی از ته نشینی ممکن است وجود داشته باشد. نتایج برش یا ایجاد حفره، منجر به افزایش تنش یا ایجاد ناچ ها می شوند که ترک ها شروع به شکل گیری و رشد می کنند به دلیل خوردگی و تنش در نقطه ترک. اختلافات در پتانسیل بین مساحت مرز دانه و دانه مشاهده شده است. این نظریه ترک داخل ذره ای مشاهده شده در برخی از سیستم ها را نشان می دهد {15و161}.

مکانیزم ترک جذب سطحی تنش برای بسیاری از شکست های ترک خوردگی تنشی درنظر گرفته می شود و همینطور ترک خوردگی تنشی را به مکانیزم شکست مشابه در فلزها و غیر فلزها از محیطی که واکنش های الکتروشیمیایی در آن دخیل نیستند، مرتبط می سازد.

در طرف دیگر، مکانیک شکست و مکانیزم ها بینش قابل توجهی به شکست ناشی از معایب موجود فراهم ساخته اند، به خصوص زمانی که تسلیم مجموع از شکست تجاوز نکرده باشد {17و181}. چنین مفهومی به خوردگی تنش اعمال می گردد به خصوص برای آن موادی که با کرنش کوچکی حتی زمانی که در هوا آزمایش می شوند فیل می کنند. ترک خوردگی تنشی زمانی بهتر درک می شود که از دو زاویه مختلف مورد مطالعه قرار گیرد. یکی از این زوایا تعامل محیط تهاجمی با فلزی که در همسایگی یک ترک قرار دارد می باشد. زاویه دیگر مطالعه رشد ترک با استفاده از مکانیک شکست می باشد. فاکتور شدت تنش، K، برای توصیف مولفه مکانیکی ترک خوردگی تنشی مورد استفاده قرار می گیرد، از آن جایی که حمله ترک خوردگی تنشی در نواحی رخ میدهد که از تنش به شدت بالایی برخوردارند در نتیجه، رشد ترک شتاب یافته یا نرخ رشد روی می دهد. بنابراین، در مطالعه حاضر، تاکید بر روی آزمایش تکنیک های استفاده شده در تعیین فاکتورهای شدت تنش در خوردگی تنش می باشد و تفسیر نتایج مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. از آن جایی که تعامل پیچیده فاکتورهای مرتبط به ترک خوردگی تنشی آلیاژهای آلومینیوم به طور کامل درک نشده است، مطالعه حاضر به این نکته می پردازد و کار آزمایشگاهی برای دو نوع آلیاژ آلومینیومی با استحکام بالا به منظور تعیین فاکتورهای شدت تنش بحرانی تحت شرایط ترک خوردگی تنشی مختلف صورت پذیرفته است.

توجه

• برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.