INVESTIGATION OF CORROSION CHARACTERISTICS OF AZ91 MAGNESIUM MATRIX COMPOSITE MATERIALS

Abstract

The corrosion features of AZ91 magnesium matrix composite materials, which are reinforced with TiNi microparticles at the rate of 5-25% volumetrically, were investigated by potentiodynamic polarization (PDS) method in 3.5% NaCl solution. Electrochemical evaluations were detected by the Tafel extrapolation technique. Metallographic examinations were carried out using a scanning electron microscope (SEM) and an optical microscope (OM). The microstructural analyses have been supporting electrochemical values. Corrosion potential (Ecor) and corrosion current density (ίcorr) of values were specified to increase with increasing reinforcement amount. In post-corrosion surface examinations, pitting corrosion was observed in all composite specimens. It has been determined that β-Mg17Al12 intermatalic precipitates in the matrix phase and inhomogeneities in the surface morphology have a significant effect on the corrosion resistance of composite materials.

Keywords

• Magnesium
• TiNi
• Lightweight Materials
• Automotive Materials
• Corrosion.

AZ91 MAGNEZYUM MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELERİN KOROZYON ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

TiNi mikro partiküller ile %5-25 hacimsel oranlarda takviye edilen AZ91 magnezyum matrisli kompozit malzemelerin korozyon özellikleri %3.5 NaCl çözeltisi içerisinde potansiyodinamik polarizasyon (PDS) yöntemi ile araştırılmıştır. Elektrokimyasal değerlendirmeler Tafel ekstrapolasyonu tekniği ile saptanmıştır. Metalografik incelemeler taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop (OM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Mikroyapısal analizler elektrokimyasal değerler ile birbirini desteklemektedir. Korozyon potansiyeli (Ecorr) ve korozyon akım yoğunluğu (ίcorr) değerlerinin artan takviye miktarıyla artığı belirlenmiştir. Korozyon sonrası yüzey incelemelerinde tüm kompozit numunelerde çukurcuk korozyonu gözlenmiştir. Matris fazda yer alan alan β-Mg17Al12 intermatalik çökeltilerin ve yüzey morfolojisindeki homojensizliklerin kompozit malzemelerin korozyon dayanımı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir.

Keywords

• Magnezyum
• Tini
• Hafif Alaşım ve Kompozitler
• Otomotiv Malzemeleri
• Korozyon

References

1. Andrei, M., Eliezer, A., Bonora, P. L., Gutman, E. M., 2002. DC and AC Polarisation Study on Magnesium Alloys Influence of the Mechanical Deformation, Materials and corrosion, 53(7), 455-461.
2. Arrabal, R., Mingo, B., Pardo, A., Matykina, E., Mohedano, M., Merino, M. C., Rivas, A., Maroto, A., 2015. Role of Alloyed Nd in the
3. Microstructure and Atmospheric Corrosion of as-cast Magnesium Alloy AZ91, Corrosion Science, 97, 38-48.
4. Aung, N. N., Zhou, W., 2010. Effect of grain size and twins on corrosion behaviour of AZ31B magnesium alloy, Corrosion Science, 52(2), 589-594.
5. Aydogmus T., 2015. Processing of interpenetrating Mg–TiNi composites by spark plasma sintering. Materials Science and Engineering A, 624: 261-270.
6. Aydoğmuş, T., Kelen, F., Aydemir, E., 2020. Sıcak Presleme Yöntemi ile AZ91 Magnezyum Alaşımının Üretimi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 9(1), 277-287.
7. Baboian, R., 2005. Automotive, Baboian R. (Ed.), Corrosion Tests and Standards: Application and Interpretation-Second Edition, içinde (s. 673-687.). ASTM international, West Conshohocken; U.S.A.
8. Ballerini, G., Bardi, U., Bignucolo, R., Ceraolo, G., 2005. About some corrosion mechanisms of AZ91D magnesium alloy, Corrosion Science, 47(9), 2173-2184.

9. Esen Z., 2012. The effect of processing routes on the structure and properties of magnesium–TiNi composites. Materials Science and Engineering A, 558: 632-640.
10. Fink, R., 2003. Die Casting Magnesium, Kainer, K. U. (Edt.), Magnesium Alloys and Technology, içinde (s. 23-44.). WILEY-VCH Verlag, Germany.
11. Gaines, L., Cuenca, R., Stodolsky, F., Wu, S., 1996. Potential automotive uses of wrought magnesium alloys (No. ANL/ES/CP-89958; CONF-9604136-21), Argonne National Lab, IL 60439, USA.
12. Ghali, E., 2010. Corrosion resistance of aluminum and magnesium alloys: understanding, performance, and testing(Vol. 12). John Wiley & Sons.
13. Ghali E., Dietzel W., Kainer K.U. 2004. General and localized corrosion of magnesium alloys: a critical review. Journal of Materials Engineering and Performance, 13 (1): 7-23.
14. Hamu, G. B., Eliezer, D., Wagner, L., 2009. The relation between severe plastic deformation microstructure and corrosion behavior of AZ31 magnesium alloy, Journal of alloys and compounds, 468(1-2), 222-229.
15. Hassan S.F., Gupta M. 2002. Development of a novel magnesium/nickel composite with improved mechanical properties. Journal of alloys and compounds, 335 (1-2): L10-L15.
16. Hillis, J., 2006. Corrosion, Friedrich, H. E., Mordike, B. L. (Ed.), Magnesium Technology, içinde (s. 469-498.). Springer-Verlag, Berlin, Germany.
17. Hodgson, D.E., Wu M.H., Biermann R.J. 1990. Properties and Selection:Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials, içinde (s. 2: 897-902.). ASM Handbook Committee, U.S.A.
18. Kelen, F., 2021, Magnezyum ve Alaşımlarının Otomotiv Endüstrisindeki Önemi ve Uygulamaları, Iğdır Üniversitesi, Fen Bilimleri Dergisi, 11(1), 548-562.
19. Kelen, F., 2014. Motorlu taşıt emisyonlarının insan sağlığı ve çevre üzerine etkileri. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 19(1-2), 80-87.
20. Kelen, F., Aydoğmuş, T., Gavgalı, M., Dikici, B., 2019. Toz metalürjisi yöntemi ile üretilmiş magnezyum matrisli kompozitlerin korozyon duyarlılıkları. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 8(3), 914-920.
21. Lindström, R., Johansson, L. G., Thompson, G. E., Skeldon, P., Svensson, J. E., 2004. Corrosion of magnesium in humid air, Corrosion Science, 46(5), 1141-1158.
22. Nguyen, Q.B., Gupta, M., 2010. Enhancing mechanical response of AZ31B using Cu+ nano-Al2O3 addition. Materials Science and Engineering A, 527 (6): 1411-1416.
23. Pardo, A., Merino, M. C., Coy, A. E., Arrabal, R., Viejo, F., Matykina, E., 2008. Corrosion behaviour of magnesium/aluminium alloys in 3.5 wt.% NaCl, Corrosion Science, 50(3), 823-834.
24. Song, G., Atrens, A., 2003. Understanding magnesium corrosion—a framework for improved alloy performance, Advanced engineering materials, 5(12), 837-858.
25. Song, G. L., Atrens, A., 1999. Corrosion mechanisms of magnesium alloys, Advanced engineering materials, 1(1), 11-33.
26. Zeng, R. C., Zhang, J., Huang, W. J., Dietzel, W., Kainer, K. U., Blawert, C., Wei, K. E., 2006. Review of studies on corrosion of magnesium alloys, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 16, 763-771.