• Refine Query
  • Source
  • Publication year
  • to
  • Language
  • 9
  • 2
  • Tagged with
  • 11
  • 10
  • 7
  • 5
  • 5
  • 5
  • 5
  • 5
  • 3
  • 3
  • 3
  • 3
  • 2
  • 2
  • 2
  • About
  • The Global ETD Search service is a free service for researchers to find electronic theses and dissertations. This service is provided by the Networked Digital Library of Theses and Dissertations.
    Our metadata is collected from universities around the world. If you manage a university/consortium/country archive and want to be added, details can be found on the NDLTD website.
1

Characteristics of cast magnesium alloys : microstructures, defects and mechanical properties /

Cao, Haiping. January 2005 (has links) (PDF)
Diss. (sammanfattning) Linköping : Univ., 2005. Diss. (sammanfattning) Jönköping : Högsk., 2005. / Härtill 8 uppsatser.
2

Korrosionsstudie om nickel-krom-molybden legeringar i våt skrubber.

Garza, Simon, Shaqiri, Lundrim January 2016 (has links)
Arbetet som utförts är en material studie som inriktar sig på nickel-krom-molybdenbaserade legeringar som används i dagens våt skrubber. Eftersom kraven på mängden utsläpp av svaveldioxid är en viktig miljöfråga, skapar detta ett behov för användandet av en våt skrubber. Den här produkten befinner sig i anläggningar där förbränningsmotorer finns och förekommer i princip i alla större fartyg. Rökgasen som motorerna släpper ifrån sig är skadlig för miljön och därför absorberas flödet in till en våt skrubber där en förbränning sker. Rökgasen separeras med hjälp av ett antal sprinklers som är placerade ovanpå gas ingången i en skrubber. Med hjälp av havsvatten som samlas upp och sluts till skrubbern injiceras detta genom sprinklers sen vidare nedåt på rökgasen som separerar föroreningar ifrån den gasen som är tänkt ska kondensera genom och ut i atmosfären. Havsvatten tillsammans med föroreningarna samlas på botten av skrubbern och samlas i tankar. Denna miljö är väldigt skadlig för materialet som produkten består av, framför allt på botten där materialet riskerar att korrodera som mest. Arbetet beskriver ett antal typer av korrosion och förklarar innebörden av de olika typerna så att det enklare går att förstå sammanhanget med miljön och omständigheternas påverkan på legeringarna. Syftet i arbetet är att studera de olika legeringarna och beskriva de med hjälp av den litteraturstudie som gjorts. Med hjälp av insamlad data av tester som tidigare utförts enligt standard, har detta tolkats och bidragit till evalueringen av de olika legeringarna. De grundläggande tester som används vid evaluering av legeringarnas karaktär är tester där en bit av materialet doppas ned i en specifik lösning med olika omständigheter och villkor. Detta räcker inte för att säkerställa en hållbar livscykel för en våt skrubber och därför evalueras legeringarna även med hjälp av olika fälttester. Teoretiska studier på tester i aggressiva miljöer används för att resultera rangordningen av de olika materialen och även ett nytt material undersöks vid namnet alloy 2120. / This thesis work is a study of materials which focus on nickel-chromium-molybdenum-based alloys used in today’s wet scrubbers. Since the requirements for emissions of sulfur dioxide is a major environmental issue, this creates a need for the use of a wet scrubber. This product is in installations where combustion engines are available and are basically in all larger vessels. The flue gas that engines emit are harmful to the environment and for that reason, the flow is absorbed into a wet scrubber where combustion takes place. The flue gas is separated by a number of sprinklers placed above of the gas in a scrubber. Collected seawater is used to separate the gas through the sprinklers that injects the water on top of the flue gas where impurities is separated from the gas that will condense out to the atmosphere. The water fluid together with the contaminants is collected on the bottom of the scrubber and into the tanks. This environment is very harmful to the material that the product is made of, in particular on the bottom where the material is more susceptible for corrosion. The work describes several types of corrosion and the meaning of the different types so that the reader easily can understand the impact of the environment on the alloys. The type of corrosion that occurs primarily in scrubbers is pitting corrosion and is considerate to be a highly local type of corrosion, and the most dangerous type. Pitting occurs when the protective oxide layer does not have time to repassivate and can also lead to other types of corrosion. Due to the dangerous work environment, the risk for corrosion to occur is high and therefore, focus is put on this specific material group. The purpose of this work was to study the alloys and describe them with the help of a literature study. Using data collected from tests previously performed in accordance with standards, the collected data has been interpreted and contributing to the evaluation of the various alloys. The basic tests used in the evaluation of the nature of the alloy are tests in which a piece of material immersed in a specific solution with different circumstances and conditions. This is not enough to ensure a sustainable life cycle for a wet scrubber and therefore, alloys is evaluated using various field tests as well. Theoretical studies on tests in aggressive environments is used to result the ranking of the various materials and also a new material is examined by the name alloy 2120.
3

Ti-Cu alloys for medical applications

Eriksson, Andreas January 2019 (has links)
Bacterial infections caused by the formation of a biofilm on the implant aftersurgery is a severe problem affecting the implants long term function and often leading to implant failure. Copper is a natural trace element found in the human body, and has recently become a possible alloying element with strongantibacterial properties. In this master thesis, copper bearing titanium alloys with different concentrations of Cu (1, 3, 5 and 10 wt.% Cu) were prepared using two different heat treatments (T1 and T2) in order to kill the bacteria and prevent the formation of biofilms causing these infections. The antibacterial performance andCu ion release rate of the Ti-Cu alloys were investigated in order to determine their applicability as a biomaterial. The results from the experimental investigations showed that the addition of Cu provided the alloys with an antibacterial effect against Staphylococcus epidermidis. The alloys with 5 and 10 wt.% Cu had improved antibacterial properties, and the alloys with highest Cu content exhibited the strongest antibacterial ability with an antibacterial rate of 42% for the 10- Cu(T2) alloy and 48% for the 10-Cu(T1) alloy, after 6 hours. The Cu ion release rate of the Ti-Cu alloys with 1, 3 and 5 wt.% Cu were far below the daily recommended allowance according to WHO, while the alloys with 10 wt.% Cu showed Cu ion release rates substantially over the daily limit. For this reason, Ti- Cu alloys with less Cu content (>10 wt.%) are recommended. Nevertheless, Ti-Cu alloys have a promising future as a medical implant with antibacterial properties.
4

On the influence of imperfections on microstructure and properties of recycled Al-Si casting alloys

Bjurenstedt, Anton January 2017 (has links)
There are great energy savings to be made by recycling aluminium; as little as 5% of the energy needed for primary aluminium production may be required. Striving to produce high quality aluminium castings requires knowledge of microstructural imperfections, which is extra important when casting recycled aluminium that generally contains higher levels of imperfections compared to primary aluminium. Imperfections include amongst others Si, Fe, and Mn as well as oxides. Si is needed for castability, but it may also initiate fracture. There are different types of Fe-rich intermetallics influencing properties of castings, generally in a negative direction. Oxides constitute cracks and they are elusive because they are difficult to quantify. This thesis aims to increase knowledge about imperfections in recycled aluminium castings originating from alloying elements and the melt. Experiments were performed in advanced laboratory equipment, including X-radiographic imaging during solidification and in-situ tensile testing in a scanning electron microscope. Experiments were also performed at industrial foundry facilities. The experiments showed that the nucleation temperature of primary α-Fe intermetallics increased with higher Fe, Mn, and Cr contents. Primary α-Fe are strongly suggested to nucleate on oxides and to grow in four basic morphologies. Lower nucleation frequency of α-Fe promoted faster growth and hopper crystals while higher nucleation frequency promoted slower growth rates and massive crystals. Results also showed that a decrease in the size of the eutectic Si and plate-like β-Fe intermetallics improved tensile properties, foremost the elongation to fracture. In β-Fe containing alloys the transversely oriented intermetallics initiated macrocracks that are potential fracture initiation sites. In alloys with primary α-Fe foremost clusters of intermetallics promoted macrocracks. In fatigue testing, a transition from β-Fe to α-Fe shifted the initiation sites from oxides and pores to the α-Fe, resulting in a decrease of fatigue strength. Oxides in Al-Si alloys continue to be elusive; no correlations between efforts to quantify the oxides and tensile properties could be observed. / Genom att återvinna aluminium kan stora energibesparingar göras eftersom återvinning kan förbruka så lite som 5% av den energi som behövs för produktion av primär aluminium. Vid gjutning av högkvalitativa aluminiumprodukter krävs förståelse för defekter i mikrostrukturen och denna kunskap är extra viktig vid användning av återvunnen aluminium, som i regel innehåller mer defekter än primär aluminium. Defekterna består bland annat av Si, Fe och Mn samt oxider. Si behövs för gjutbarhet men kan också initiera brott. Järnrika intermetaller kan ha olika morfologier som generellt påverkar gjutna komponenter negativt. Oxider, som kan utgöra sprickor, är gäckande då de är svåra att kvantifiera. Denna avhandlings syfte är att öka kunskapen om defekter i gjutna komponenter av återvunnen aluminium. Experiment utfördes med avancerad laborationsutrustning så som röntgenfotografering av prover under stelning och dragprovning i svepelektronmikroskop. Experiment utfördes också i industrimiljö. Experimenten visade att kärnbildningstemperaturen steg för primära α-Fe intermetaller med ökade andelar av Fe, Mn och Cr. Resultaten tyder starkt på att primär α-Fe kärnbildas på oxider och att de växer i fyra olika morfologier. Lägre kärnbildningstäthet av α-Fe främjade snabbare tillväxt av kristaller med håligheter men högre kärnbildningstäthet främjade långsammare tillväxt av massiva kristaller. Resultaten visade också att minskad storlek av eutektiskt Si och β-Fe intermetaller ledde till förbättring av dragprovsresultaten, främst brottförlängningen. I legeringar med β-Fe ledde transversellt orienterade intermetaller till makrosprickor vilka kan initiera brott. I legeringar med primär α-Fe var det främst kluster av intermetaller som orsakade makrosprickor. I utmattningsprovning orsakade modifiering av β-Fe till α-Fe förflyttning av sprickinitieringen från oxider och porer till α-Fe, vilket resulterade i en reducerad utmattningshållfasthet. Oxiderna i Al-Si-legeringar fortsätter att gäcka; ingen korrelation mellan försök att kvantifiera oxiderna och draghållfasthet kunde påvisas.
5

Thermodynamic modelling of the copper-zinc-tin ternary system : A study towards lead-free brass

Radogna, Caterina January 2023 (has links)
Lead (Pb) is frequently used as an alloying element in brass to enhance machinability and castability. However, this element poses a significant risk to human health and the environment. The 2021 revision of the Drinking Water Directive imposed stricter limits on Pb content in brass, encouraging the development of lead-free brass. Several studies have identified tin (Sn) as a potential substitute for Pb in brass. This master’s thesis examines the thermodynamic description of the Cu-Zn-Sn ternary system, using the Swerim Cu database. The investigation involved casting five alloys in the Cu-rich corner, followed by heat treatment at 550 oC until homogenized, and quenching, after which the samples were analyzed to determine the bcc and fcc phase composition. The results were used to confirm the thermodynamic description, and the ternary parameters of the fcc and bcc phases were optimized to match the experimental results. After the optimization, a significant enhancement is achieved in the description of the Cu-Zn-Sn ternary system, which better fits the experimental data. / Bly  (Pb)  används  ofta  som  ett  legeringselement  i  mässing  för  att  förbättra bearbetbarheten och  gjutbarheten.    Detta  element  utgör  dock  en  betydande  risk för människors  hälsa  och miljön.   2021 års översyn  av  dricksvattendirektivet införde strängare  gränser  för  Pb-halten  i mässing,  vilket  uppmuntrade utvecklingen av blyfri mässing.    Flera  studier  har  identifierat tenn  (Sn)  som  ett potentiellt substitut  för  Pb i mässing.   Denna  masteruppsats  undersöker den termodynamiska beskrivningen  av det ternära  Cu-Zn-Sn-systemet  med  hjälp  av Swerim Cu-databasen.   Undersökningen innefattade  gjutning  av  fem  legeringar  i det  Cu-rika hörnet, följt av värmebehandling vid 550 oC tills de homogeniserades, och härdning, varefter proverna analyserades  för  att bestämma  bcc-  och  fcc-fassammansättningen.   Resultaten  användes  för att  bekräfta den  termodynamiska  beskrivningen,  och  de  ternära  parametrarna  för  faserna  fcc och bcc  optimerades  för  att  matcha  experiment resultaten.  Efter  optimeringen  uppnås  en betydande  förbättring  av  beskrivningen  av  det  ternära  Cu-Zn-Sn-systemet,  vilket bättre  passar experimentdata.
6

Natural ageing : Process parameters and temperature impact on natural ageing of aluminium profiles

Neuman, Michael, Alsaifi, Fadi January 2017 (has links)
It has been found that profiles delivered to customers in unaged (T4) statehave had different hardnesses despite using the same manufacturing process.It has emerged that the material have been stored different periods oftime before use and therefore have small variations in hardness. In furtherprocessing this may lead to problems. This is observed in the alloys 6005,6060 and 6063 despite the same process parameters, such as extrusion speed,heating and cooling. In order to facilitate the extrusion, natural ageing curves have been constructed.The different process parameters in the press are also investigated,as well as the affect of natural ageing and a comparison of the alloys 6005,6060 and 6063 to see how different alloys are affected by natural ageing. It was found that natural ageing increases the hardness of all profiles regardlessof composition or process parameters. Different profiles gave differenthardness increases. The process parameters were affected positively by thecomposition of Si and Mg while Fe contamination may have affected the parameters.The result have also shown that the alloy with highest content ofSi and Mg also where the hardest. / Det har framkommit att profiler som levererats till kunder i oåldrat (T4)tillstånd har haft olika hårdheter trots att man använt samma tillverkningsprocess.Det framkom även att materialet har lagrats i olika lång tidinnan användning och därför fått små förändringar i hårdhet. Vid efterföljandebearbetning kan det leda till problem. Detta har man observerati legeringarna 6005, 6060 och 6063 trots samma processparametrar, såsomutlöpningshastighet, uppvärmning och kylning. För att underlätta extrusionen har kallåldringskurvor konstruerats. De olikaprocessparametrarna i pressen har också undersökts, samt kallåldringens effektoch en jämförelse på de olika legeringarna 6005, 6060 och 6063 har gjortsför att se hur olika legeringar påverkas av kallåldring. Det visade sig att kallåldringen har ökat hårdheten för alla profiler oavsettsammansättning eller processparametrar. Olika profiler gav olika hårdhetsökning.Processparametrarna påverkades positivt av sammansättningenmed Si och Mg medan föroreningen av Fe kan ha påverkat parametrarna.Resultatet har även visat att legeringen som hade högst halt på Si och Mghade även den hårdaste legeringen.
7

Extruderade längders hållfasthet : Undersökning av samband mellan hållfasthet längs extruderade profiler och olika temperaturgradienter på aluminiumgöt

Hörnmark, Adam, Andersson, Victor January 2024 (has links)
Vid extrudering av aluminiumprofiler introduceras en temperaturgradient i götmaterialet för att motverka den extra värme som uppstår under processen och tros påverka de mekaniska egenskaperna hos profilen. Detta examensarbete, utfört i samarbete med Hydro Extrusions, undersökte hur götets temperaturgradient påverkar de mekaniska egenskaperna hos extruderade aluminiumprofiler. Arbetet grundade sig i en modifierad DMAIC-metodik där Control-delen exkluderats. Dragprov genomfördes för att undersöka sträckgräns, brottgräns, töjning och elasticitetsmodul hos T4- och T6-åldrade profiler av legeringarna EN AW-6060 och EN AW-6082. Även profilernas utlöpningstemperatur, utlöpningshastighet och kylningshastighet undersöktes. Resultaten visade att temperaturgradienten inte direkt påverkade de mekaniska egenskaperna hos profilerna. Istället bidrog den till att maximera profilens utlöpningshastighet. De största faktorerna som påverkade de mekaniska egenskaperna var vilken åldring och kylningsmetod som användes. / During the extrusion of aluminum profiles, a temperature gradient is introduced into the billet to counteract the extra heat generated during the process and is believed to affect the mechanical properties of the profile. This thesis, carried out in collaboration with Hydro Extrusions, examined how the temperature gradient in the billet affects the mechanical properties of extruded aluminum profiles.  The work was based on a modified DMAIC methodology where the Control phase was excluded. Tensile tests were conducted to investigate the yield strength, ultimate tensile strength, elongation, and modulus of elasticity of T4- and T6-aged profiles of the alloys EN AW-6060 and EN AW-6082. The profile’s exit temperature, exit speed, and cooling rate was also investigated. The results showed that the temperature gradient did not directly affect the mechanical properties of the profiles. Instead, it contributed to maximizing the profile's exit speed. The largest factors influencing the mechanical properties were the aging and cooling methods used.
8

Hydrogen absorption/desorption properties of the Sc(AlxNi1-x)2 system

Ångström, Jonas January 2011 (has links)
Sc(AlxNi1-x)2 is a pseudobinary C14 Laves phase and a potential interstitial hydrogen storage material or anode in a Ni-MH battery. A previous study showed that Sc1Al1Ni1 can store hydrogen reversibly; both interstitially and trough decomposition into ScH2 and AlNi. It is also known that the exact composition is very important for the hydrogen storage properties of pseudobinary Laves phases. This thesis work is aimed at synthesising Sc(AlxNi1-x)2 and study the effect of the Ni/Al ratio on the hydrogen absorption/desorption process as well as the interstitial storage capacity. Compositions with high nickel content had the highest capacity (at least 0.67wt% for ScAl0.66Ni1.34) and ones with high aluminium content had the lowest total storage capacity (0wt% for ScAl1.28Ni0.62). The former composition was also shown to absorb and desorb hydrogen during multiple cycles. Desorption of interstitial hydrogen from ScAl0.66Ni1.34 requires 4.6kJ/mol in activation energy.
9

Furnace Wall Corrosion in a Wood-fired Boiler

Alipour, Yousef January 2015 (has links)
The use of renewable wood-based fuel has been increasing in the last few decades because it is said to be carbon neutral. However, wood-based fuel, and especially used wood (also known as recycled wood or waste wood), is more corrosive than virgin wood (forest fuel), because of higher amounts of chlorine and heavy metals. These elements increase the corrosion problems at the furnace walls where the oxygen level is low. Corrosion mechanisms are usually investigated at the superheaters where the temperature of the material and the oxygen level is higher than at the furnace walls.  Much less work has been performed on furnace wall corrosion in wood or used wood fired boilers, which is the reason for this project.    Tests are also mostly performed under simplified conditions in laboratories, making the results easier to interpret.  In power plants the interpretation is more complicated. Difficulties in the study of corrosion processes are caused by several factors such as deposit composition, flue gas composition, boiler design, and combustion characteristics and so on. Therefore, the laboratory tests should be a complement to the field test ones. This doctoral project involved in-situ testing at the furnace wall of power boilers and may thus contribute to fill the gap. The base material for furnace walls is a low alloy steel, usually 16Mo3, and the tubes may be coated or uncoated. Therefore tests were performed both on 16Mo3 and more highly alloyed materials suitable for protective coatings. Different types of samples exposed in used-wood fired boilers were analysed by different techniques such as LOM (light optical microscopy), XRD (X-ray diffraction), SEM (scanning electron microscopy), EDS (energy dispersive spectroscopy), WDS (wavelength dispersive spectroscopy), FIB (focused ion beam) and GD-OES (glow discharge optical emission spectroscopy). The corrosion rate was measured. The environment was also thermodynamically modelled by TC (Thermo-Calc ®). The results showed that 16Mo3 in the furnace wall region is attacked by HCl, leading to the formation of iron chloride and a simultaneous oxidation of the iron chloride. The iron chloride layer appeared to reach a steady state thickness.   Long term exposures showed that A 625 (nickel chromium alloy) and Kanthal APMT (iron-chromium-aluminium alloy) had the lowest corrosion rate (about 25-30% of the rate for 16Mo3), closely followed by 310S (stainless steel), making these alloys suitable for coating materials. It was found that the different alloys were attacked by different species, although they were exposed in the boiler at the same time in the same place. The dominant corrosion process in the A 625 samples seemed to be by a potassium-lead combination, while lead did not attack the APMT samples. Potassium attacked the alumina layer in the APMT samples, leading to the formation of a low-protective aluminate and chlorine was found to attack the base material.  The results showed that stainless steels are attacked by both mechanisms (Cl- induced attack and K-Pb combination). Decreasing the temperature of the furnace walls of a waste wood fired boiler could decrease the corrosion rate of 16Mo3. However, this low corrosion rate corresponds to a low final steam pressure of the power plant, which in not beneficial for the electrical efficiency. The short term testing results showed that co-firing of sewage sludge with used wood can lead to a reduction in the deposition of K and Cl on the furnace wall during short term testing. This led to corrosion reduction of furnace wall materials and coatings. The alkali chlorides could react with the aluminosilicates in the sludge and be converted to alkali silicates. The chromia layer in A 625 and alumina in APMT were maintained with the addition of sludge. / Förnybara träbaserade bränslen har ökat i användning under de senaste decennierna, eftersom det är koldioxidneutrala. Emellertid är träbaserade bränslen, och i synnerhet använt trä (även känt som återvunnet trä, returträ eller träavfall), mer korrosivt än skogsbränsle, på grund av högre halter klor och tungmetaller. Dessa ökar korrosionsproblemen på eldstadsväggarna, särskilt på platser där syrehalten är låg. Korrosionsmekanismer undersöks vanligtvis på överhettare dvs. på områden där materialets temperatur och syrenivån är högre än vid eldstadsväggarna. Färre arbeten har utförts på eldstadskorrosion i returträ pannor, vilket är motiveringen till detta projekt. Normalt sätt så görs endast i laboratorietester där resultaten är lättare att tolka. I kraftverk är tolkningen mer komplicerad. Undersökningar av korrosionsprocesser försvåras av flera faktorer såsom panndesign, förbränningsegenskaper, rökgassammansättning, beläggningskemi och så vidare. Därför bör laboratorietester kompletteras med fältförsök. Detta doktorandprojekt kan således bidra till att fylla denna brist. Eldstadsväggarna är uppbyggda av flera rör som svetsas samman och de består vanligtvis av 16Mo3 stål. Rören kan vara belagda eller obelagda. Tester har därför genomförts på 16Mo3 samt på höglegerade material vilka är lämpliga som skyddande beläggningar. Olika typer av prov som exponerats i förbränningspannor av returträ analyserades med olika tekniker såsom SEM (svepelektronmikroskopi), EDS (energidispersiv spektroskopi), WDS (våglängd dispersiv spektroskopi), FIB (fokuserad jonstråle) LOM (ljusoptisk mikroskopi), XRD (röntgendiffraktion), och GD-OES (glimurladdning med optisk emissionsspektroskopi). Miljön samt korrosionsprocesser har modellerats termodynamiskt med mjukvaran TC (Termo-Calc®). Resultaten visade att 16Mo3 i eldstadsväggen angrips av väteklorid, vilket leder till bildning av järnklorid och en samtidig oxidation av järnkloriden. Järnkloridskiktet verkade nå ett stationärt tillstånd vad avser tjocklek. Sex veckors prov visade att A 625 (nickelkromlegering) och Kanthal APMT (järnkromaluminiumlegering) hade den lägsta korrosionshastigheten (ca 25-30% av korrosionshastigheten för 16Mo3), följt av 310S (rostfritt stål). Vi har funnit att de olika legeringarna angrips genom olika mekanismer, även om de var exponerade i pannan samtidigt på samma plats. Den dominerande korrosionsmekanismen för legeringen A 625 verkar i huvudsak bero på kalium och bly, medan bly inte attackerar Kanthal APMT. Kalium angriper aluminiumoxidskiktet på Kanthal APMT, vilket leder till bildning av icke-skyddande aluminat medan klor i sin tur attackerar basmaterialet. Resultaten visar att rostfritt stål attackeras genom klor-inducerad korrosion samt kalium och bly i kombination. Reducering av temperaturen kan minska korrosionshastigheten hos 16Mo3. Men denna lägre korrosionshastighet motsvarar ett lågt slutligt ångtryck hos kraftverket, vilket inte är fördelaktigt för elverkningsgraden. De kortare exponeringarna visade att samtidig förbränning av avloppsslam med returträ kan leda till minskad avsättning av kalium och klor i form av alkaliklorider på eldstadsväggarna. Detta ledde till korrosionsminskning av alla studerade material. Dessa alkaliklorider skulle kunna reagera med aluminiumsilikaterna från slammet och omvandlas till alkalisilikater. Detta verkar minska den alkali-inducerade korrosionen på A 625, APMT och 310S. Den aluminiumoxid som bildades på APMT och det kromoxidskikt som bildades på A 625 upprätthölls med tillsats av slam. / <p>QC 20151015</p>
10

The influence of Al alloy microstructure on conversion coating formation

Sainis, Salil January 2021 (has links)
The formation of conversion coatings based on Ce, trivalent Cr and Ti/Zr is triggered by the local pH increase at cathodic IM sites of the aluminium alloy microstructure. The pH gradient is created over the cathodic intermetallic (IM) sites of the microstructure and its intensity is influenced by their activity which depends on their chemical composition, their size, and spatial distribution. Furthermore, the pre-treatment applied also affects the surface reactivity. The role of each of the microstructural features on the increased pH gradient and the subsequent triggering of local conversion coating deposition remains to be understood. To address the knowledge gap, model cast Al-Si-Fe and Al-Si-Cu-Fe alloys have been designed. Cerium based conversion coating treatment with standard parameters is applied to investigate the microstructure’s influence. Furthermore, four different surface pre-treatments’ effect on the topographical and electrochemical properties have been investigated by localized techniques and have been correlated with deposition experiment observations to prove surface reactivity. In this study, it was found that the four surface pre-treatments – polishing, NaOH, NaOH-HNO3, NaOH-H2SO4 activate the surface of alloys containing Fe-rich IM and Cu-rich IM differently. The surface pre-treatment NaOH-HNO3 was found most detrimental to the surface reactivity as the pre-treatment resulted in passivation of the IM and a drastic reduction in its volta potential. The best pre-treatment for the alloy Al-Si-Fe was found to be one with NaOH etching. In the case of Al-Si-Cu-Fe alloy, pre-treatments where a pickling step (with either H2SO4 or HNO3) was applied followed a NaOH etching step, the surface of the IM was activated more than other pre-treatments due to selective Al dealloying and Cu-redeposition. The extent of Cu-redeposition was observed to be the most when surfaces were pickled with HNO3 solution and with the NaOH- HNO3 pre-treatment, fastest deposition kinetics were observed. In the cast Al-Si-Cu-Fe alloy, the localized deposits were preferentially observed to form on only strong cathodic Cu-rich IM. The size (surface area) of the Cu-rich IM correlated linearly with the lateral deposition area as well as z-direction spread. It was found that the pH gradient resulting from the oxygen reduction reaction near an IM is very local and does not affect pH gradients of a neighbouring Cu-rich IM. The size did not have a profound impact on the extent of deposition occurring on a Cu-rich IM, but it was found that big Cu-rich IM activated faster for deposition reaction than small Cu-rich IM. When the progression of deposition on both coarse and fine microstructure cast Al-Si-Cu-Fe was quantitatively monitored at increasing conversion coating times 0.5h, 1h and 2h, it was observed that big Cu-rich IM in the coarse alloy triggered deposition faster than small Cu-rich IM. Deposition mechanism on Fe-rich IM was found to be composition specific. In the cast of big Fe-rich β-Al5FeSi IM, localized deposition initiated at the border on the IM and is explained based on Si content in the composition of the IM, which has very high resistivity. In another Fe-rich IM, although of a much smaller size, which had lower Si content and was richer in Fe, a localized deposition was observed on the entire IM. / Bildning av omvandlingsbeläggningar baserade på Ce, trivalent Cr och Ti/Zr initieras av lokalt förhöjd pH vid katodiska intermetalliska platser I aluminiumlegeringens mikrostruktur. Utbredningen av den starka pH-gradientens uppkomst över katodiska intermetalliska (IM) platser av mikrostrukturen påverkas av dess aktivitet som i sin tur beror på dess kemiska sammansättning, storlek, och rumslig fördelning. Ytans reaktivitet påverkas dessutom av dess förbehandling. Rollen av mikrostrukturens egenskaper på den förhöjda pH-gradienten och efterföljande initiering av lokal omvandlingsbeläggning återstår att förstå. För att komplettera detta kunskapsgap har Al-Si-Fe och Al-Si-Cu-Fe modellgjutlegeringar utformats. Cerium-baserade behandlingar för omvandlingsbeläggning med standardparametrar tillämpas för undersökning av mikrostrukturens påverkan. Effekten av fyra olika ytförbehandlingar på topografiska och elektrokemiska egenskaper har dessutom undersökts med lokaliserade metoder och har korrelerats med observationer vid depositionsexperient för att bevisa ytreaktivitet. I denna studie har det visats att de fyra ytförbehandlingarna – polering, NaOH, NaOH-HNO3, NaOH-H2SO4 – aktiverar ytan hos legeringar innehållande Fe-rika intermetaller och Cu-rika intermetaller på olika vis. Ytförbehandlingen med NaOH-HNO3 visades vara skadligast för ytans reaktivitet eftersom förbehandlingen resulterade i passivering av IM och en drastisk sänkning av dess volta-potential. Den bästa förbehandlingen för Al-Si-Fe-legeringen visades vara med NaOH-etsning. I Al-Si-Cu-Fe-legeringens fall, var förbehandling där ett betningssteg (antingen med H2SO4 eller HNO3) tillämpades följt av etsning med NaOH, aktiverades ytan av IM mer än med andra förbehandlingar på grund av selektiv korrosion av Al och Cu-återdeposition. Utbredningen av Cu-återdeposition observerades vara störst när ytor var betade med HNO3-lösning och depositionens kinetik var som hastigast vid förbehandling med NaOH-HNO3. I den gjutna Al-Si-Cu-Fe-legeringen observerades lokaliserade depositionerna att bildas endast på starkt katodiska Cu-rika IM. Storleken (ytarea) på de Cu-rika IM korrelerade linjärt med den laterala depositionsytan samt med spridning i z-riktning. Det visade sig att pH-gradienten som uppkom via syrereduktionsreaktionen nära IM är väldigt lokal och påverkar ej pH-gradienter vid närliggande Cu-rik IM. Storleken hade ingen anmärkningsvärd verkan på utbredningen av deposition på Cu-rik IM, men stora Cu-rika IM visade sig aktiveras snabbare för depositionsreaktion än små Cu-rika IM. När depositionens framfart över grov och fin mikrostruktur i gjuten Al-Si-Cu-Fe följdes kvantitativt vid ökande omvandlingsbeläggningstid 0,5h; 1h och 2h, så observerades att stora Cu-rika IM i den grova legeringen påbörjade depositionen snabbare än små Cu-rika IM. Depositionsmekanismen på Fe-rika IM visades vara specifik för sammansättning. I gjutgodset med stora Fe-rika β-Al5FeSi IM visades lokaliserad deposition initieras vid gränsen av IM vilket förklaras baserat på Si-halt i IM sammansättning, som har väldigt hög resistivitet. I en annan Fe-rik IM, dock av mycket mindre storlek, som hade lägre Si-halt och rikare med Fe, en lokaliserad deposition var observerad över hela IM.

Page generated in 0.1136 seconds