روش ساده و موثر ایجاد فاز بتا با فرآیند ذوب لیزری انتخابی آلیاژ مخلوط پودری Ti-10Mo؛ رویکرد خوردگی

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

دوره 15، شماره 55، اردیبهشت 1403   

نوع مقاله: مقاله مستخرج از پایان نامه

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/jnm.2024.33378.2040

نویسندگان

آرزو پورشجاع¹؛ کریم آواک¹؛ مازیار آزادبه^{* 1}؛ محمدرضا اطمینان فر²؛ مهدی اجاقی³

¹دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایران

²دانشیار دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی سهند

³دانشکده مهندسی مواد دانشگاه صنعتی سهند تبریز

تاریخ دریافت: 15 اردیبهشت 1403،  تاریخ بازنگری: 26 خرداد 1403،  تاریخ پذیرش: 27 خرداد 1403 

چکیده

چکیده
مقدمه: تیتانیوم و آلیاژهای آن به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در این میان آلیاژهای تیتانیوم حاوی فاز β بمراتب از مقاومت به خوردگی بهتری برخوردارند. برخی از عناصر آلیاژی نظیر مولیبدن پایدار کننده‌ی این فاز می‌باشند. در میان آلیاژهای تیتانیوم حاوی این عنصر، آلیاژ Ti-10Mo از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در صورتیکه بتوان با بکارگیری روش‌های نوین نظیر ساخت افزایشی و بویژه با استفاده از مواد قابل دسترس مانند مخلوط پودری، این آلیاژ را تهیه نمود می‌توان آن را به عنوان روشی فراگیر معرفی کرد.
روش: نمونه‌های Ti-10Mo و Ti خالص به روش ذوب لیزری انتخابی چاپ شد. فازهای تشکیل دهنده، ریزساختار و رفتار خوردگی به ترتیب با استفاده از دستگاه پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی، آزمون‌های‌ پلاریزاسیون پتانسیودینامیک چرخه‌ای و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی ارزیابی شد.
یافته‌ها: در الگوی پراش پرتو ایکس تیتانیم خالص پودری و نمونه‌ی پرینت شده بترتیب فازهای α و ′ α/α دیده می شود. ولی در مورد Ti-10Mo-مخلوط پودری حاوی فاز α و پیک‌های مولیبدن است که پس از چاپ، با نفوذ مولیبدن در تیتانیوم، فاز β ظاهر می‌شود. هم چنین در بررسی ریزساختاری آلیاژ Ti-10Mo، فاز بتا بصورت رگه‌های مولیبدن داخل حوضچه‌های مذاب تیتانیوم دیده می‌شود، در حالیکه در تیتانیوم خالص فاز بتا بصورت دانه‌های ستونی β در داخل آنها فاز مارتنزیت رشد کرده دیده می شود بررسی های پلاریزاسیون نیز نشان داد که با افزودن مولیبدن به تیتانیوم خالص، چگالی جریان غیر فعال کاهش می‌یابد. اما لایه اکسید غیرفعال Ti-10Mo در پتانسیل‌های بالا دچار پارگی شده و باعث خوردگی حفره‌ای می‌شود. امپدانس Ti-10Mo بیشتر از تیتانیوم خالص است و هر دو نمونه دارای لایه اکسید غیر فعال دوگانه هستند که مقاومت لایه‌های اکسید آلیاژ Ti-10Mo بیشتر از مقاومت لایه‌های اکسید تیتانیوم خالص است.
نتیجه‌گیری: افزودن مولیبدن به تیتانیوم خالص، چگالی جریان غیرفعال را کاهش و پایداری فیلم اکسید را در آلیاژ Ti-10Mo افزایش می‌دهد. در شرایط پتانسیل حفاظتی، این آلیاژ مقاومت به خوردگی بالاتری نسبت به تیتانیوم خالص نشان می‌دهد. روش ذوب لیزری انتخابی مخلوط پودری Ti-10Mo در نوبه خود برای ایجاد فاز β و بهبود مقاومت به خوردگی روش موثری بوده است.

کلیدواژه‌ها

Ti-10Mo؛ تیتانیم خالص؛ ذوب لیزری انتخابی؛ خوردگی؛ فاز بتا

عنوان مقاله [English]

A simple and efficient method for creating the beta phase through the selective laser melting process of Ti-10Mo powder mixed alloy; A corrosion approach

نویسندگان [English]

Arezoo Pourshoja¹؛ karim Avak¹؛ Maziyar Azadbeh¹؛ Mohammadreza Etminanfar²؛ Mehdi Ojaghi³

¹Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran

²Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran

³Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran

چکیده [English]

Abstract
Introduction: Titanium alloys containing the β phase have much better corrosion resistance. Some alloying elements, such as Mo, stabilize this phase. Among the Ti alloys that contain this element, the Ti-10Mo alloy is of particular importance. If this alloy is produced using selective laser melting (SLM), it will be an approach that is user-friendly due to the nature of the process.
Methods: Samples were printed by SLM process. The constituent phases were determined by XRD. The microstructure was evaluated using optical and scanning electron microscopes. Corrosion behavior was evaluated by cyclic potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy.
Findings: In the XRD pattern of pure Ti powder and printed sample, α and α/α' phases are seen, respectively. However, Ti-10Mo powder mixture consists of α and Mo phases, the β phase is more dominant in printed sample because of the Mo penetration in the Ti matrix. As well as, in the microstructure of Ti10Mo the beta phase is seen as Mo-rich streaks, whereas in pure Ti it is found relatively negligible as epitaxially grown primary columnar β grains with acicular α' martensite phase. Mo addition to pure Ti reduces its passive current density and stabilize oxide film. However, Ti-10Mo alloy, with its various phases and galvanic couples, experiences rupture of the passive oxide film at higher potentials, leading to pitting corrosion. The impedance module value of Ti-10Mo is higher than that of pure Ti. Both samples have a double passive oxide film, with Ti-10Mo alloy exhibiting higher resistance than pure Ti.

کلیدواژه‌ها [English]

Ti-10Mo, Pure Ti, Selective laser melting, Corrosion, beta phase

مراجع