Investigating the role of Silicon on the electrochemical properties of powder metallurgy stainless steels. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.
|
PDF (M.Sc. Thesis)
Final_copy.pdf - Other Download (8MB) | Preview |
Arabic Abstract
الاسم الكامل : جنيد أحمد أطروحة العنوان: دراسة دور السيليكون على خصائص الكهروكيميائية من مسحوق المعادن الفولاذ المقاوم للصدأ التخصــــــص: علم وهندسة المواد تاريخ الدرجة العلمية: أبريل .2016 يستعمل الصلب المقاوم للصدأ في قطاع واسع من التطبيقات كقطع السيارات و المفاعلات النووية و الهياكل بشكل عام بسبب قدرته على التخميل و مقاومته للتآكل البيئي. يتم تشكيل الصلب المقاوم للصدأ بشكل أساسي من الحديد و النيكل والكروم والحديد لتركيب صور مختلفة منه مناسبة للحاجات الصناعية المتعددة، و يمكن تقسيم الصلب المقاوم للصدأ إلى أربعة مجموعات رئيسية بناء على التركيب الكيميائي و طريقة التصنيع؛ الفولاذ الفريتي والفولاذ الأوستينيتي والفولاذ المارتنسيتي ودوبكلس الفولاذ. المشكلة الأهم للفولاذ المقاوم للصدأ هي ضعف مقاومة الصدأ المكاني في المحاليل المركزة ب الكلوريد ( Cl-1) ، ولذلك اقترح الباحثون إضافة عنصر السيلكيون في سبيكة الحديد و الكروم أو الحديد والكروم والنيكل لتحسين مقاومته للصدأ المكاني والصدأ النقري وتطوير قدرته على التخميل. أثبت تصغير الحبيبات تأثيره الفعال على الخواص الميكانيكية والإليكتروكيميائية للفولاذ المقاوم للصدأ، وهو ما جعل للتركيب النانوي لهذه النوع من الفولاذ والمبني على تقنيات ميتالورجيا المساحيق تطبيقات واسعة في قطاعات الطيران والمركبات والمعالجة الكيميائية والتطبيقات الطبية. يعتبر التكثيف هو العامل الأهم المؤثر على الخواص الميكانيكية والإليكتروكيميائية للفولاذ المقاوم للصدأ والمعدة بهذه التقنيات. تم تطوير سبائك الفولاذ الفريتي(Fe(82-x)-Cr18-Six (x = 0, 1, 2, 3)) والفولاذ الأوستينيتي(Fe(73-x)-Cr18-Ni9-Six =0, 1, 2, 3)) (x من المساحيق الأولية عالية النقاوة بتقنية السحق الميكانيكي، والتي تم تلبيدها بتقنية التلبيد بالبلازما والشرارة الكهربائية للحفاظ على ميزة شبه الاستقرار. تمت موازنة متغيرات عملية التلبيد ( درجة الحرارة – وقت العملية – الضغط – معدل التسخين) للحصول على أعلى كثافة ممكنة، ونتج عن عملية الموازنة أن المتغيرات الأفضل للحصول على أعلى تكثيف هي درجة حرارة 1100oC و 15 دقيقة كوقت للعملية و 60 MPa للضغط و 50 oC/min كمعدل تسخين. أثبتت دراسة إضافة عنصر السيليكون أن التكثيف والصلابة ومقاومة الصدأ تزيد بزيادة كمية السيليكون. أثبتت التحليلات الإليكتروكيميائية أن إضافة السيليكون حسنت من مقاومة الفولاذ للصدأ النقري في المحاليل المشبعة بالكلوريد Cl-1 و الكبريتات SO-4
English Abstract
Stainless steels (SSs), because of their passivation ability and high resistance to environmental degradation, have secured wide spread use in automobile parts, nuclear reactors and structural applications. To meet varying demands of the industry, many different types of SSs have been developed with main constituent elements being Iron, Chromium and Nickel. Depending upon composition and processing technique (micro-structurally different) SSs are classified into four main groups, Ferritic, Austenitic, Duplex, and Martensitic stainless steels. The main problem associated with SSs is their low resistance to localized corrosion under Cl-1 concentrated solutions. It has been reported that the addition of Si in Fe-Cr/Fe-Cr-Ni alloys improve the localized corrosion resistance, passivation ability and pitting resistance. Grain refinement has a significant influence on the mechanical and electrochemical properties of SSs. Nano-structured SSs prepared by powder metallurgy technique have secured their applications in many industries including aerospace, automotive, chemical processing and medical applications. Densification is the most important factor influencing the mechanical and electrochemical properties of PM SSs. In this work, nano-structured Ferritic [Fe(82-x)-Cr18-Six (x = 0, 1, 2, 3)]and Austenitic [Fe(73-x)-Cr18-Ni9-Six (x = 0, 1, 2, 3)] alloys were developed from pristine elemental powders by mechanical alloying (MA). Nano-structured alloy powders were sintered by spark plasma sintering (SPS) technique to retain their metastable feature. SPS process parameters (sintering temperature, holding time, applied pressure and heating rate) were optimized to obtain maximum densification. Sintering process parameter optimization showed that, maximum densification was achieved at 1100 °C, 15 min holding time, 60 MPa of applied pressure and 50 degree/min heating rate. The effect of Si content on the densification, hardness and electrochemical properties showed that with the increase in Si content, densification, hardness and corrosion resistance increased as well. The electrochemical investigations showed that, Si has improved the pitting corrosion resistance both in Cl-1 and SO-4 concentrated solutions.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Subjects: | Mechanical |
| Department: | College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering |
| Committee Advisor: | Toor, Ihsan ul Haq |
| Committee Members: | Mohammad, Abdul Samad and Laoui, Tahar |
| Depositing User: | Junaid Ahmed (g201306790) |
| Date Deposited: | 14 Jun 2016 08:48 |
| Last Modified: | 01 Nov 2019 16:34 |
| URI: | http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140034 |