ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ Zn И Zr НА КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ АLCUMG (Zn) И ALCUMG (Zr) И ИХ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ АНАЛОГОВ
Аннотация
Быстро затвердевшие ленты на основе сплава Al74Cu16Mg10 были получены методом спиннингования. Для получения кристаллической структуры быстрозатвердевшие ленты отжигали в атмосфере аргона. Аморфная и нанокристаллическая структура подтверждена анализами XRD и TЕM. Исследовано влияние легирующих элементов Zn и Zr на коррозионное поведение быстрозатвердевшего сплава Al74Cu16Mg10 в аморфных и нанокристаллических аналогах. Проведены гравиметрические испытания на общую коррозию при 25 °С и 50 °С в среде 3,5% NaCl. При 25 °С скорость коррозии аморфных сплавов оказалась в 1,5–4 раза ниже скорости коррозии их кристаллических аналогов. Влияние трансформации аморфной структуры в нанокристаллическую на скорость коррозии при 50 °С отрицательно и наиболее существенно в Zn-содержащем сплаве. Проведены электрохимические испытания на общую и локальную коррозию в среде 3,5% NaCl и объяснен гальванический механизм локальной коррозии в сплавах. Основной причиной регистрируемой повышенной локальной коррозии кристаллических сплавов является химическая и структурная неоднородность, связанная с наличием в алюминиевой матрице активных интерметаллических фаз Al2CuMg, Al2 (Cu, Zn), Al3Zr4. Обсуждается влияние неровности поверхности, структуры слоя продуктов коррозии, отложенного на поверхность металла, и отжига для трансформации аморфной структуры на коррозионное поведение сплавов.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература
Naka M., Hashimoto K., Masumoto T. Corrosion resistivity of amorphous Fe alloys containing Cr. Metals J. Jpn. Inst. 1974. N 38 P. 835–8418.
Souzaa A.C., Ribeiroa D.V., Kiminam C.S. Corrosion resistance of Fe-Cr-based amorphous alloys: An overview. J. Non-Crystall. Sol. 2016. V. 442. N 15. P. 56-66. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2016.04.009.
Pang S.J., Zhang T., Asami K., Inoue A. Synthesis of Fe–Cr–Mo–C–B–P bulk metallic glasses with high corro-sion resistance. Acta Mater. 2002. V. 50. N 3. P. 489–494. DOI: 10.1016/S1359-6454(01)00366-4.
Bala H., Szymura S. Acid corrosion of amorphous and crystalline Cu-Zr alloys. Appl. Surf. Sci. 1989. V. 35. N 1. P. 41-51. DOI: 10.1016/0169-4332(88)90036-0.
Mudali U.K., Scudino S., Kühn U., Eckert J., Gebert A. Polarisation behaviour of the Zr57Ti8Nb2.5Cu13.9Ni11.1Al7.5 alloy in different microstructural states in acid solutions. Scripta Mater. 2004. N 50. P. 1379–1384. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2004.02.039.
Akiyama E., Habazaki H., Kawashima A., Asami K., Hashimoto K. Corrosion-resistant amorphous aluminum alloys and structure of passive films. Mater. Sci. Eng.: A. 1997. V. 226-228. P. 920-924. DOI: 10.1016/S0921-5093(96)10819-4.
Aburada T., Unlu N., Fitz-Gerald J.M., Shiflet G.J., Scully J.R. Effect of Ni as a minority alloying element on the corrosion behavior in Al–Cu–Mg–(Ni) metallic glasses. Scripta Materialia. 2008. V. 58. N 8. P. 623-626. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2007.11.041.
Mehmood M., Zhang B.P., Akiyama E., Habazaki H., Kawashima A., Asami K., Hashimoto K. Experimental evidence for the critical size of heterogeneity areas for pitting corrosion of Cr-Zr alloys in 6 M HCl. Corros. Sci. 1998. V. 40. N 1. P. 1–17. DOI: 10.1016/S0010-938X(97)00107-8.
Shanlin Wang. Corrosion Resistance and Electrocatalytic Properties of Metallic Glasses. Metallic Glasses - Formation and Properties. INTECH. 2016. Chap. 4. P. 63-96. DOI: 10.5772/63677.
Li W.H., Chana K.C., Xiaa L., Liuc L., He Y.Z. Thermodynamic, corrosion and mechanical properties of Zr-based bulk metallic glasses in relation to heterogeneous structures. Mater. Sci. Eng.: A. 2012. V. 534. N 1. P. 157-162. DOI: 10.1016/j.msea.2011.11.054.
Fehlner F.P., Frankenthal R.P., Kruger J. Passivity of Metals. The Electrochemical Society. Pennington NJ. 1978.
Fehlner F.P., Mott N.F. Low-temperature oxidation. Oxid Met. 1970. N 2. 59 p.
Ram Lim K., Park Jin Man., Soo Jee Sang., Kim S. Y., Kim S. J., Eun-Sung L., Kim W. T., Gebert A., Eckert J., Kim Do H. Effect of thermal stability of the amorphous substrate on the amorphous oxide growth on Zr–Al–(Cu,Ni) metallic glass surfaces. Corr. Sci. 2013. N 73. P. 1-6. DOI: 10.1016/j.corsci.2013.04.009.
Inoue Akihisa. Amorphous, nanoquasicrystalline and nanocrystalline alloys in Al-based systems. Prog. Mater. Sci. 1998. N 43. P. 365-520. DOI: 10.1016/S0079-6425(98)00005-X.
Effenberg G., Prince A. Turnary Al-Cu-Mg diagram. MSIT Workplace. 2003. ID: 10.12587.2.20.
Dyakova V., Stefanov G., Kovacheva D., Murdjeva Y. Rapidly Solidified Al-Cu-Mg Amorphous and Nanocristal-line Alloys. Internat. J. “DNT Days”. 2020. V. III. N 3. P. 154-159.
Penkov I.G., Marinkov N.E., Stefanov G.N., Dyakova V.L., Kichukova D., Murdzjeva G.Y.S. Glass forming ability and crystallization behaviour of amorphous and nanosized rapidly solidified (Al75Cu17Mg8)100-xZnx alloys. Int.. Sci. J. "Machines. Technologies. Materials". 2020. N 8. P. 366-369.
Dyakova V., Stefanov G., Kovacheva D., Mourdjeva Y., Marinkov N., Penkov I., Georgiev J. Influence of Zr and Zn as Minority Alloying Elements on Glass Forming Ability and Crystallization Behavior of Rapidly Solidified Al-CuMg Ribbons. API Conf. TECHSYS Plovdiv Bulgaria- 2021. - in print.
Dyakova V., Stefanov G., Penkov I., Kovacheva D., Marinkov N., Mourdjeva Y., Gyurov S. Influence of Zn on glass forming ability and crystallization behaviour of rapidly solidified Al-Cu-Mg (Zn) alloys. J. Chem. Technol. Metallurgy. 2021. accepted for publication.
Dyakova V., Kostova Y., Gyurov S., Kichukova D., Spasova H. The influence of Zn on the corrosion behaviour of amorphous and nanosized rapidly solidified (Al75Cu17Mg8)100-хZnx alloys and their crystalline analogues. Mater. Sci. Non-Equilibr. Phase Trans-form. 2020. V. 6. N 3. P. 73-76.
Dyakova V., Tzaneva B., Kostova Y. Influence of Zn as Minority Alloying Element on the Uniform and Local Corrosion of Amorphous Rapidly Solidified AlCuMg(Zn) Ribbons. Proc. of 10th International Scientific Conference “Engineering, Technologies and Systems” (TechSys’2021). Plovdiv, Bulgaria. 27–29 May, 2021. AIP Conf. Proc. e-ISSN: 1551-7616.
Harshmeet S. The corrosion behaviour of aluminium alloy b206 in seawater. University of British Columbia. 2016.
Orozco R., Genesca J., Juarez-Islas J. Effect of Mg Content on the Performance of Al-Zn-Mg Sacrificial Anodes. ASM Internat. JME-PEG. 2007. N 16. P. 229–235. DOI: 10.1007/s11665-007-9037-z.
Tao J. Surface composition and corrosion behavior of an Al-Cu alloy. Chem. Phys. Université Pierre et Marie Curie - Paris V. English PA066159. 2016.
Birbilis N., Cavanaugh M.K., Kovarik L., Buchheit R.G. Nano-scale dissolution phenomena in Al–Cu–Mg alloys. Electrochem. Commun. 2008. N 10. P. 32–37. DOI: 10.1016/j.elecom.2007.10.032.
Zhang S.D., Wang Z.M., Chang X.C., Hou W.L., Wang J.Q. Identifying the role of nanoscale heterogeneities in pitting behaviour of Al-based metallic glass. Corr. Sci. 2011. V. 53. N 9. P. 3007-3015. DOI: 10.1016/j.corsci.2011.05.047.
Birbilis N., Buchheit R.G. Electrochemical characteristics of intermetallic phases in aluminum alloys an experimental survey and discussion. J. Electrochem. Soc. 2005. V. 152. N 4.
P. B140-B151. DOI: 10.1149/1.1869984.
McMahon M.E., Santucci R.J.Jr., Sculli J.R. Advanced chemical stability diagrams to predict the formation of complex zinc compounds in a chloride environment. RSC Adv. 2019. N 9. P. 19905. DOI: 10.1039/C9RA00228F.
Tsutsumi Y., Muto I., Nakano S., Tsukada J., Manaka T., Chen P., Ashida M., Sugawara Y., Shimojo M., Hara N., Katayama H., Hanawa T. Effect of Impurity Elements on Localized Corrosion of Zirconium in Chloride Containing Environment. J. Electrochem. Soc. 2020. N 167. P. 141507. DOI: 10.1149/1945-7111/abc5d8.
Zander D., Köster U. Corrosion of amorphous and nano-crystalline Zr-based alloys. Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 375–377. P. 53–59. DOI: 10.1016/j.msea.2003.10.230.
Mudaliab U.K., Baunacka S., Eckerta J., Schultza L., Geberta A. Pitting corrosion of bulk glass-forming zirco-nium-based alloys. J. Alloys Comp. 2004. V. 377. N 1–2. P. 290-297. DOI: 10.1016/j.jallcom.2004.01.043.
Zhanga B.P., Mehmoodb M., Habazakicand H., Hashimoto K. Effects of nanoscale heterogeneity on thecorrosion behavior of non-equilibrium alloys. Scripta Mater. 2001. N 44. P. 1655–1658. DOI: 10.1016/S1359-6462(01)00879-X.
