[論文レビュー] A study on the mechanical property and corrosion sensitivity of an AA5086 friction stir welded joint

Zhitong Chen, Shengxi Li+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 16, 2015

Advanced Welding Techniques Analysis参考文献 25被引用数 7

ひとこと要約

本研究は、摩擦 stir溶接されたAA5086溶接部の機械的特性および腐食感受性を調査し、熱機械的影響被変化域（TMAZ）/熱影響域（HAZ）が最も低い微硬さを示し、引張試験では主な破壊発生部位であることを明らかにした。腐食試験の結果、3.15 wt.% NaClにおいてHAZが最も低い腐食速度を示し、腐食の深刻度は3.15% NaClからASTM海水へ、さらに0.5 M Na2SO4へと低下した。この結果は、腐食生成物のSEM、XRD、ラマン分析によって裏付けられた。

ABSTRACT

The mechanical property and corrosion sensitivity of a friction stir welded (FSW) AA5086 joint have been investigated. Vickers microhardness and tensile tests showed that the TMAZ/HAZ zone had the lowest microhardness value and the tensile specimen (transverse to the weld) failed in this region. Polarization experiments conducted using samples cut from each zone indicated that the HAZ had the lowest corrosion rate in 3.15 wt.% NaCl. SEM observation of the samples, Raman spectroscopic and XRD characterization of the corrosion products, and weight loss analysis after immersion tests all showed that the corrosion severity of AA5086 decreased from 3.15% NaCl to ASTM seawater and finally to 0.5 M Na2SO4. In addition, less corrosion products were observed from HAZ as compared to the other three regions, which was in agreement with the Raman and XRD analyses.

研究の動機と目的

• 摩擦 stir溶接されたAA5086溶接部の機械的性能を評価すること、特に微硬さおよび引張強度の分布に焦点を当てる。
• 摩擦 stir溶接後のAA5086における異なる領域（TMAZ、HAZ、母材、溶接核）の腐食感受性を評価すること。
• 3.15 wt.% NaCl、ASTM海水、0.5 M Na2SO4の異なる電解質における腐食挙動を比較すること。
• 微細組織的特徴と電気化学的・表面分析結果を関連づけ、腐食機構を理解すること。

提案手法

• FSP溶接部の異なる領域におけるビッカース微硬さ試験を実施し、硬さ分布をマッピングした。
• 横断的試験片を用いた引張試験を実施し、破壊発生位置および機械的応答を特定した。
• 各領域から採取した試料を用いて電気化学的極化試験を実施し、腐食速度を測定した。
• 腐食試験後の表面形態を観察するために走査型電子顕微鏡（SEM）を用いた。
• 腐食生成物の相を同定するためにX線回折（XRD）およびラマン分光法を適用した。
• 亀裂浸漬試験後の重量損失測定を用いて、異なる環境下での腐食深刻度を定量した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 FSW AA5086溶接部のどの領域が最も低い微硬さを示し、引張破壊に最も脆弱であるか？
• RQ2 3.15 wt.% NaCl溶液中において、溶接部の異なる領域の腐食速度はどのように変化するか？
• RQ3 3.15% NaCl、ASTM海水、0.5 M Na2SO4電解質における溶接部の相対的な腐食深刻度はどのようになるか？
• RQ4 異なる領域および環境間で腐食生成物の組成および形態はどのように異なるか？
• RQ5 FSW AA5086溶接部における微細組織的領域と腐食生成物の形成の関係は何か？

主な発見

• TMAZ/HAZ領域が最も低い微硬さを示し、引張試験片はこの位置で破壊した。
• 3.15 wt.% NaClにおいてHAZが最も低い腐食速度を示し、他の領域と比較して腐食感受性が低いことが示された。
• 重量損失および表面分析により、腐食深刻度は3.15% NaCl > ASTM海水 > 0.5 M Na2SO4の順に低下した。
• 他の領域と比較してHAZでは腐食生成物の生成が少ないことが観察され、電気化学的および分光的データと整合的であった。
• ラマンおよびXRD分析により、特定の腐食生成物が確認され、領域および環境ごとの相組成に差異が認められた。
• SEM、XRD、ラマン分光法の併用により、HAZにおける腐食低減および電解質ごとの腐食生成物特性の差異が明確に裏付けられた。