Abstrakt

Badania procesu pękania korozyjnego głównie skupiają się na długotrwałych badaniach niszczących, które wymagają zaangażowania wysokich kosztów związanych z wykorzystaniem aparatury badawczej oraz z jej obsługą techniczną. Opierając się na modelu pękania warstw pasywnych w którym czynnikiem wpływającym na proces inicjacji pękania korozyjnego jest pękanie warstwy pasywnej, wykonano badania właściwości mechanicznych warstw pasywnych w oparciu o pomiary elektrochemiczne. Do tego celu wykorzystano nowoczesne techniki pomiarowe takie jak: dynamiczna spektroskopia impedancyjna oraz metodę emisji akustycznej. Po sprawdzeniu przydatności metod pomiaru do badań warstw pasywnych, opracowano konstrukcję naczynka do pomiarów elektrochemicznych które umożliwiło prowadzenie równocześnie badań elektrochemicznych i mechanicznych. Takie rozwiązanie pozwoliło na wykonywanie klasycznych badań wytrzymałościowych podczas których wykonywane były pomiary elektrochemiczne. Połączenie obu technik pomiaru stanowi pierwsze zastosowanie w dziedzinie pomiarów korozyjnych. Pozwoliło to na wyznaczenie właściwości mechanicznych warstw pasywnych zarówno w przypadku stali stopowej typu 1.4307 oraz wybranych stopów aluminium. W ten sposób wyznaczono krytyczną wartość odkształcenia po przekroczeniu której następuje pękanie warstwy pasywnej i zapoczątkowanie procesów korozyjnych. Przeprowadzone badania stanowią ważny wkład w selekcję materiałów pod kątem oceny właściwości mechanicznej warstwy pasywnej. Badania wykazały, że pękanie warstwy pasywnej i następcze procesy korozyjne występują w warunkach dla których nie zachodzą procesy korozyjne w przypadku braku działania sił rozciągających. Na podstawie pomiarów możliwe było wykazanie, że klasyczne stałoprądowe pomiary elektrochemiczne uniemożliwiają detekcję procesu pękania w warstwy w sposób dokładny, bowiem ta metoda pomiaru wykrywa postęp procesów korozyjnych które występują już po pęknięciu warstwy. Dynamiczna spektroskopia impedancyjna pozwala na badanie właściwości elektrycznych warstw pasywnych, które ulegają drastycznej zmianie w przypadku zaniku jej ciągłości. W przypadku badań stopów aluminium dodatkową techniką pomiaru była metoda emisji akustycznej, która weryfikowała badania metodą dynamicznej spektroskopii impedancyjnej. Po wykonaniu serii pomiarów stopów aluminium stwierdzono, że dla stopów zawierających zwiększone ilości magnezu lub cynku proces pękania warstwy pasywnej występuje w zakresie odkształceń sprężystych znajdujących się w strefie zgodności z prawem Hooka. Ponieważ ta grupa stopów ulega pękaniu korozyjnemu możliwe było uzyskanie potwierdzenia, że zastosowania metodyka badawcza umożliwia monitorowanie pękania warstwy pasywnej, co z kolei pozwala na wyznaczanie podatności do występowania pękania korozyjnego określonej grupy stopów. Jest to ważny aspekt praktyczny, bowiem do tej pory nie była możliwa tak precyzyjna ocena właściwości mechanicznych warstw pasywnych pod kątem potencjalnego wpływu na proces inicjacji pękania korozyjnego. Z uwagi na to, że dynamiczna spektroskopia impedancyjna umożliwia bardzo szczegółowe badanie zmian warstw powierzchniowych metali i stopów, wykonano równoczesne pomiary mechaniczne i elektrochemiczne dla zakresu plastycznego stopu aluminium typu EN AW 5251. Pomiary umożliwiły detekcję zjawiska Portevin Le Chatelier w oparciu o pomiary elektrochemiczne. Pozwoliło to na wykonywanie pomiaru powierzchniowego zjawiska Portevin Le Chateliera, które do tej pory głównie było analizowane na podstawie analizy właściwości objętościowych metalu. Poprzez wykorzystanie matematycznych metod czasowo-częstotliwościowych możliwe była dokładna analiza subtelna efektu Portevin Le Chatelier. Należy zwrócić uwagę, że przeprowadzone badania pozwoliły po raz pierwszy na analizę efektu PLC na podstawie badań elektrochemicznych. Subtelna analiza efektu umożliwia na znacznie precyzyjniejsze badanie tego zjawiska, np. na badanie zmiany efektu PLC typu A i B w dziedzinie czasu, co do tej pory było możliwe tylko na podstawie oceny rejestrów mechanicznych lub badań mikroskopowych.

Autor (1)