INFLUENCE OF FRICTION STIR PROCESSING ON MECHANICAL PROPERTIES AND CORROSION RESISTANCE OF UNS S32750 SDSS

INFLUENCE OF FRICTION STIR PROCESSING ON MECHANICAL PROPERTIES AND CORROSION RESISTANCE OF UNS S32750 SDSS. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Final thesis report -14-6-2020.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 14 June 2021.

Download (8MB)

Arabic Abstract

يتميز الفولاذ المتميز المقاوم للصدأ على الوجهين (SDSS) بخصائص ميكانيكية ممتازة مثل القوة العالية, والمتانة العالية, والعمر الطويل ضد الانكسار, والمقاومة العالية للتآكل, تجده مستخدما في معدات تحلية المياه, وأوعية الضغط, والتطبيقات البحرية و البرية القريبة من البحر, وفي مصانع النفط و الغاز. تؤثر البيئة شديدة التآكل على سلوك المادة عن طريق التقليل من الخصائص الميكانيكية مثل القوة، والصلابة, و المتانة ضد الانكسار. هناك تقنيات مختلفة يمكن استخدامها لتحسين خصائص هذه المادة. واحدة من هذه التقنيات هي معالجة تحريك الاحتكاك (FSP) التي تستخدم لتحسين بنية الجزيئات في المنطقة المعالجة لتعزيز الخصائص الميكانيكية و الكهروكيميائية للمادة. في هذه الورقة، تم إجراء بحث عن أفضل عوامل لمعالجة الاحتكاك أولا, وبعد ذلك, تم استخدام العوامل الأفضل من معالجة تحريك الاحتكاك لتصفية وتحسين البنية المجهرية للمادة UNS S32750 SDSS وذلك لتحسين خواصها الميكانيكية ومقاومة الصدأ. أظهرت دراسات البنية المجهرية أن الجزيئات صغر حجمها من حوالي 160 ميكرومتر في المواد الأساسية إلى 2-30 ميكرمتر في المنطقة المعالجة. أظهرت في منطقة التحريك أثناء المعالجة هيكل جزيئي غير منتظم, و ازداد حجم الجزيئات من 2 ميكرومتر على الجانب المتقدم إلى 30 ميكرومتر على جانب إعادة المعالجة, وهما جانبا منطقة المعالجة. أدى هذا الانخفاض في حجم الجزيئات إلى تحسين القوة, والصلابة, والمتانة ضد الكسر, ومقاومة التآكل للمواد بنسبة تصل إلى 14 ,و 11 ,و 12 ,و 80٪, على التوالي. ومع ذلك ، تم تقليل ليونة المنطقة المعالجة بحوالي 29٪, وأظهرت المادة سلوكًا هشًا.

English Abstract

Super duplex stainless steel (SDSS) has excellent mechanical properties such as high strength, high toughness, high fatigue life and high corrosion resistance. SDSS is being used in applications such as desalination equipment, pressure vessels, marine/offshore applications and in oil/gas plants. Highly corrosive environment affects the behavior of the material by reducing its mechanical properties such as strength, hardness, and fracture toughness. There are different techniques that can be used to improve these properties and friction stir processing (FSP) is one of them, which is used to refine the grain structure and enhance the mechanical and electrochemical properties of the material. In this thesis work, friction process optimization was first performed and then, optimized FSP parameters were used to refine the microstructure of UNS S32750 SDSS material in order to improve its mechanical properties and corrosion resistance. Microstructure analysis revealed grains were refined from a size of around 160 µm in the base material to 2-30 µm in the processed zone. Stir zone presented non-uniform grain structure and the grain size increased form 2 µm on the advancing side of the friction stir processed material to 30 µm on the retreating side. This grain size reduction resulted in higher strength, hardness, fracture toughness and corrosion resistance of the material by up to 14, 11, 12, and 80 %, respectively. However, the ductility of the processed region was reduced by about 29 % and the material showed brittle behavior.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Mechanical
Divisions: College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor: Merah, Nesar
Committee Members: Merah, Nesar and Albinmousa, Jafar and Sorour, Ahmad
Depositing User: HAFIZ ABUBAKER (g201708810)
Date Deposited: 17 Jun 2020 11:24
Last Modified: 17 Jun 2020 11:24
URI: http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141620