Name: determining tribocorrosion rate and wear-corrosion synergy of bulk and thin film aluminum alloys
Uploaded: 2018-09-11T14:30:00
Duration: 7 min 12 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determining Tribocorrosion Rate and Wear-Corrosion Synergy of Bulk and Thin Film Aluminum Alloys at JoVE.com

Эта работа была поддержана США национальной науки Фонд Грант DMR-1455108 и CMMI-1663098.

<ol>
	<li>Landolt, D., Mischler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tribocorrosion+of+passive+metals+and+coatings.">Tribocorrosion of passive metals and coatings.</a> Woodhead Publishing Series in Metals and Surface Engineering: EPFL, Switzerland. 47, (2011).</li><li>ASTM Standard. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> G119-09, Standard Guide for Determining Synergism Between Wear and Corrosion. , (2016).</li><li>Mischler, S., Blau, P. J., Celis, J. P., Drees, D. i. r. k. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sliding+Tribo-Corrosion+of+Passive+Metals:+Mechanisms+and+Modeling.">Sliding Tribo-Corrosion of Passive Metals: Mechanisms and Modeling.</a> Tribo-Corrosion: Research, Testing, and Applications. , 1-18 (2013).</li><li>Landolt, D., Mischler, S., Stemp, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+methods+in+tribocorrosion:+a+critical+appraisal.">Electrochemical methods in tribocorrosion: a critical appraisal.</a> Electrochim Acta. 46 (24-25), 3913-3929 (2001).</li><li>Macdonald, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passivity+-+the+key+to+our+metals-based+civilization.">Passivity - the key to our metals-based civilization.</a> Pure and Applied Chemistry. 71 (6), 951-978 (1999).</li><li>Obadele, B. A., Andrews, A., Olubambi, P. A., Mathew, M. T., Pityana, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tribocorrosion+behaviour+of+laser+cladded+biomedical+grade+titanium+alloy.">Tribocorrosion behaviour of laser cladded biomedical grade titanium alloy.</a> Materials and Corrosion. 66 (10), 1133-1139 (2015).</li><li>Wolf, D., Yamakov, V., Phillpot, S. R., Mukherjee, A., Gleiter, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deformation+of+nanocrystalline+materials+by+molecular-dynamics+simulation:+relationship+to+experiments?.">Deformation of nanocrystalline materials by molecular-dynamics simulation: relationship to experiments?.</a> Acta Materialia. 53 (1), 1-40 (2005).</li><li>Rupert, T. J., Schuh, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sliding+wear+of+nanocrystalline+Ni-W:+Structural+evolution+and+the+apparent+breakdown+of+Archard+scaling.">Sliding wear of nanocrystalline Ni-W: Structural evolution and the apparent breakdown of Archard scaling.</a> Acta Materialia. 58 (12), 4137-4148 (2010).</li><li>Pokhmurs'kyi, V. I., Dovhunyk, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tribocorrosion+of+Stainless+Steels+(Review).">Tribocorrosion of Stainless Steels (Review).</a> Journal of Materials Science. 46 (1), 87-96 (2010).</li><li>Davis, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Engineering+for+Corrosion+and+Wear+Resistance.">Surface Engineering for Corrosion and Wear Resistance.</a> ASM International. , (2001).</li><li>Song, D., Ma, A. B., Jiang, J. H., Lin, P. H., Yang, D. H., Fan, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corrosion+behavior+of+equal-channel-angular-pressed+pure+magnesium+in+NaCl+aqueous+solution.">Corrosion behavior of equal-channel-angular-pressed pure magnesium in NaCl aqueous solution.</a> Corrosion Science. 52 (2), 481-490 (2010).</li><li>Johnson, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Contact mechanics. , (1987).</li><li>Mischler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Triboelectrochemical+techniques+and+interpretation+methods+in+tribocorrosion:+A+comparative+evaluation.">Triboelectrochemical techniques and interpretation methods in tribocorrosion: A comparative evaluation.</a> Tribology International 41. (7), 573-583 (2008).</li><li>Watson, S. W., Friederdorf, F. J., Madsen, B. W., Cramer, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+of+measuring+wear-corrosion+synergism.">Methods of measuring wear-corrosion synergism.</a> Wear. 181, 476-484 (1995).</li><li>Assi, F., B&#246;hni, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+wear-corrosion+synergy+with+a+new+microelectrochemical+technique1.">Study of wear-corrosion synergy with a new microelectrochemical technique1.</a> Wear. (233-235), 505-514 (1999).</li><li>Mraied, H., Cai, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+Mn+concentration+on+the+tribocorrosion+resistance+of+Al-Mn+alloys.">The effects of Mn concentration on the tribocorrosion resistance of Al-Mn alloys.</a> Wear. (380-381), 191-202 (2017).</li><li>Vieira, A. C., Rocha, L. A., Papageorgiou, N., Mischler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+and+electrochemical+deterioration+mechanisms+in+the+tribocorrosion+of+Al+alloys+in+NaCl+and+in+NaNO3+solutions.">Mechanical and electrochemical deterioration mechanisms in the tribocorrosion of Al alloys in NaCl and in NaNO3 solutions.</a> Corrosion Science. 54, 26-35 (2012).</li><li>Mischler, S., Spiegel, A., Landolt, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+passive+oxide+films+on+the+degradation+of+steel+in+tribocorrosion+systems.">The role of passive oxide films on the degradation of steel in tribocorrosion systems.</a> Wear 225-229, Part 2. , 1078-1087 (1999).</li><li>Mischler, S., Mu&#241;oz, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wear+of+CoCrMo+alloys+used+in+metal-on-metal+hip+joints:+A+tribocorrosion+appraisal.">Wear of CoCrMo alloys used in metal-on-metal hip joints: A tribocorrosion appraisal.</a> Wear. 297 (1-2), 1081-1094 (2013).</li><li>Mraied, H., Cai, W. J., Sagues, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corrosion+resistance+of+Al+and+Al-Mn+thin+films.">Corrosion resistance of Al and Al-Mn thin films.</a> Thin Solid Films. 615, 391-401 (2016).</li><li>Mathew, M. T., Uth, T., Hallab, N. J., Pourzal, R., Fisher, A., Wimmer, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Construction+of+a+tribocorrosion+test+apparatus+for+the+hip+joint:+Validation,+test+methodology+and+analysis.">Construction of a tribocorrosion test apparatus for the hip joint: Validation, test methodology and analysis.</a> Wear. 271 (9-10), 2651-2659 (2011).</li></ol>

Авторы заявляют не конкурирующих финансовых интересов.

Есть несколько важных шагов в рамках настоящего Протокола. Во-первых, надлежащей подготовки поверхности образцов до трибокоррозию испытаний важно обеспечить хорошую надежность выполненных тестов и повысить воспроизводимости испытания. Различных сыпучих сплавов должны быть подготовлены после различных процедур для обеспечения контролируемого шероховатости поверхности и удаление поверхностных загрязнений или весы. Процедура, описанная здесь состоит из исключительно механическая шлифовка и полировка. Этот метод обычно применяется для сплавов с средне-высокой твердостью, таких как Al, Ti, Ni, Cu сплавов и стали. Для мягкого сплавов, таких как Mg сплавов Электрохимическая полировка или Ион фрезерования должно сочетаться с механической полировки для обеспечения требуемой шероховатости поверхности. Во-вторых, для образца тонкая пленка распыления, поддержание ультра-низкой (< 10-6 торр) вакуум в камере распыления имеет решающее значение для обеспечения концентрации низкая дефекта в хранение фильм, который бы в противном случае влияет на коррозионную стойкость значительно. В-третьих при подготовке навалом или тонкой пленки образцы в рабочем электроде, важно обеспечить хорошее Электрическое подключение между образцом и соединительный провод (Cu). В этом протоколе проводящие ленты или проводящие эпоксидной используется. Кроме того пайки, сварки или аналогичные методы могут использоваться. Однако эффект нагрева во время сварки микроструктуры и в конечном итоге трибокоррозию сопротивление образцов должны тщательно оцениваться. Это особенно важно для металлов и сплавов с низкой температурой плавления. Наконец поскольку трибокоррозию включает в себя три тела взаимодействия (включая двух органов в контакт и третье тело между ними), важно обеспечить что новый наконечник шар (или новой области кончика мяч) используется при выполнении повторил тест трибокоррозию.
Текущий протокол оценивает скорость трибокоррозию, измеряя материальные потери. Настоящего Протокола может быть легко внести изменения оценить кинетику depassivation и repassivation трибокоррозию. Это достигается путем отслеживания текущих, потенциал и коэффициент трения (COF) эволюция во время теста. Например Рисунок 10 и 11 показать представителя результаты эволюции коррозии потенциал и COF соответственно, Аль тонкой пленки после трибокоррозию испытания в OCP. Стрелки на рисунке 10 представляют начала и окончания царапин. Можно увидеть, что для пассивного сплавов, таких как Al, механические нарушения во время трибокоррозию приводит к местным разбивка/удаления пассивной пленки на износ колес и подвергая depassivated области, что приводит к уменьшению коррозии, потенциал, ~ 20 МВ. Наши более ранние работы16 показали, что масштабы потенциального снижения коррозии сильно связано с микроструктуры металла с учетом параметров тестирования (например, применяемые нагрузки, раздвижные скорость, температура) одинаковы. Аль с более высокой твердости и тонкие микроструктуры же прикладной нагрузки может привести к меньше depassivated зоной, поэтому меньшие изменения коррозионного воздействия потенциальных. Он также отметил, что в режиме холостого ток слишком мала, чтобы быть обнаружены как цепь «открыть». Однако можно контролировать текущие эволюции во время испытания трибокоррозию введенного катодного и анодного потенциалов. Пример можно найти в нашей предыдущей работы16. На рисунке 12 показано текущее развитие Аль тонкой пленки во время трибокоррозию в навязанной анодное потенциал 200 МВ более позитивные, чем OCP. Этот анодного потенциала был выбран в регионе пассивной еще значительно ниже изъязвление потенциалов. Этот результат может использоваться для количественной оценки износа ускоренной коррозии. В этом случае, общий материальный ущерб можно оценить как T = Vмех + Vchem, где Vмех и Vchem соответствует вкладу механических и электрохимических материальные потери, соответственно. В частности Vchem может рассматриваться как образующихся в результате окисления металла под анодное прикладной потенциал. Таким образом она может быть рассчитана по закону Фарадея как 17,18,19<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/58235/58235eq4.jpg" style="font-size: 14px;">, где Q — Электрический заряд (рассчитывается путем умножения разницу между средней анодного тока во время и до сползая к тому времени), M молекулярная масса, n является окисление валентность, F — Постоянная Фарадея, и ρ плотность Al. Рисунок 13 показывает типичный результат обоих терминов для Аль тонких пленок. Из вышеизложенного можно увидеть, что оценку электрохимических параметров изменения, в дополнение к потере веса, таким образом будет предлагать критический взгляд на кинетику depassivation во время трибокоррозию.
Протокола, представленные здесь также несет в себе ряд ограничений. Во-первых коррозии ячейки изготовлен из тефлона (политетрафторэтилен) или подобного материала. Таким образом все тесты были проведены вблизи комнатной температуре. Для приложений, которые требуют что выше температуры (например, выше 400 ° C для ядерного реактора ядер), специальных коррозии клеток и Совет должны быть изготовлены, будет выдерживать высокие температуры ползучести и коррозии. Необходима также дополнительная безопасность для обработки расплавленного электролита соли и металлических образцов при высоких температурах. Во-вторых вложение электрод сравнения вблизи рабочих электродом (образец) ограничивает износ движения быть линейной взаимные. В приложениях, где требуется вращательное движение образца Специальный трибокоррозию установки должна быть спроектирована. В-третьих в настоящее время установки нуля степень износа гораздо быстрее, чем скорость коррозии. Поэтому вклад C0 является незначительным по сравнению с другими условиями. Хотя коррозии, сам не привели к значительным материальным ущербом в течение ограниченного времени тестирования, его влияние на S является значительным. В реальных приложениях, где механические нуля происходит на гораздо более низких частотах эта тенденция может измениться, когда C0 может стать доминирующей. Наконец особое внимание должно уделяться ошибкам, создаваемым во время тестирования. Это особенно важно для оценки износа коррозии синергии (S), который является производным от трибокоррозию ставка (T), степень износа (W0) и скорость коррозии (0C). Таким образом может накапливаться ошибки. Свести к минимуму ошибки, в T и W0, Бесконтактный 3D оптический профилометр (вместо контактных 2D профилометра) можно определить объем всего материальные потери. Чтобы свести к минимуму ошибки в C0, PD тестов может быть связан с EIS (электрохимических импедансной спектроскопии) неразрушительным для оценки коррозии ставка20.
Как окончательное примечание, трибокоррозию ставка не является материальной собственности, но скорее реакции системы, которая зависит от параметров тестирования (прикладной нагрузки, скольжения и т.д.), окружающей среды (температуры, рН, концентрации соли, и т.д.), и свойства материала (твердость, шероховатости поверхности и т.д.). Протокола, представленные здесь демонстрируется использование только одного набора состояния. Читатели должны учитывать различия и принять соответствующие изменения в пробоподготовки, тестирование установки и анализа данных, при работе с различными системами. Альтернативного тестирования установки включая контактный на пластину (поршневые), microabrasion, цилиндр на бар, et al. могут быть найдены в 21. Трибокоррозию представляет собой возникающих междисциплинарный предмет. Она надеется, что этот протокол будет способствовать оценке существующих инженерных материалов, а также разработки новых материалов, устойчивых к оба износа, повреждений и коррозии деградации. Такие материалы становятся все более требуют в будущем приложения, такие как передовые имплантируемых медицинских устройств, следующего поколения атомных электростанций и высокой емкости быстрой зарядки батареи, и т.д., которые требуют не только сильным и жестким материал, но один, что является прочным и надежным при взаимодействии с некоторыми очень экстремальных условиях.

Трибокоррозию представляет собой процесс деградации материала, вызванные совокупный эффект износа и коррозии1,2. Трибокоррозию имеет место как в природе, так и в промышленных применений где одновременно присутствуют механический контакт и агрессивной среды. Сложность трибокоррозию заключается в том, что химическое и механическое деградации механизмы не являются независимыми друг от друга. Сочетание механической и химической атаки часто приводит к ускоренной сбой, синергический эффект. Таким образом, общий материальный ущерб может быть рассчитана как T = C0 +0 W + S (eqn. 1), где C0 — материальные потери в результате коррозии в отсутствие износа, W0 является материальным ущербом вследствие механического износа в отсутствие коррозии , а S — материальные потери из-за износа коррозии Синергия3,4. Синергетический эффект видно для пассивного сплавов, таких как алюминий, Титан, и нержавеющих сталей, которые спонтанно образуют защитный тонкий (несколько нанометров в толщину) оксид фильм (пассивный фильм) при контакте с кислородом или воды5, 6. Во время коррозии и если этот пассивный фильм локально нарушается механический износ, depassivation может привести к локализованной коррозии и неожиданных сбоев1,3,,78, 9.
В качестве примера экономического воздействия трибокоррозию в нашем обществе будет стоить около $300 млрд в год в Соединенных Штатах10оцениваются износа и коррозии. В штате Флорида трибокоррозию явления структурных сплавов в морской воде представляет интерес, учитывая ее экономики океана (рыболовство, морской транспорт и прибрежных строительство), которая способствует около 4% от общего валового внутреннего продукта Флорида11. Таким образом более глубокое понимание трибокоррозию металлов и сплавов приведет к усовершенствовать руководящие принципы для применения и использования сплавов в суровых условиях службы. Такое понимание позволит также улучшить принципы дизайна для изготовления новых сплавов и покрытия против трибокоррозию и повышения долговечности.
Трибокоррозию исследования требуют интеграции трибометра и электрохимические измерения системы. Трибометра обеспечивает контролируемое механические нагрузки и относительного движения и измеряет силу трения и образца поверхности изменения высоты. Электрохимические измерения система включает в себя потенцио/galvanostat с нулевой сопротивление амперметра (опционально), определяющая холостого потенциал (OCP) и измерения электрохимической поляризации. Такие методы обеспечивают быстрый и недорогой метод для получения электрохимических свойств материала, где можно измерить скорость коррозии металла, наблюдая за ответ процесс переноса заряда на контролируемой электрохимических помеха . Здесь мы представляем тестирования протокола для определения трибокоррозию скорость и износ коррозии синергии Al сплавов, главным образом после стандарт ASTM по G1192. Этот протокол включает пробоподготовку, установки машины, трибокоррозию тестирование и после тестирования процедур расчета. Мы надеемся, что эти усилия принесут пользу те новое поле для выполнения надежные и повторяемые трибокоррозию тесты, чтобы оценить поведение деформации и деградации оптом, а также металлические образцы тонкой пленки.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:919px;" width="918">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">UMT (universal mechanical testing) machine</td>
			<td style="width:199px;">Bruker</td>
			<td style="width:239px;">UMT-2</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Potentiostat</td>
			<td style="width:199px;">Gamry</td>
			<td>Reference 600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Surface profilometer&#160;</td>
			<td style="width:199px;">Veeco&#160;</td>
			<td style="width:239px;">Dektak150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:315px;">Al3003</td>
			<td style="width:199px;">Metal supermarkets</td>
			<td style="width:239px;">3003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Sodium choloride</td>
			<td style="width:199px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:239px;">S640-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">DI water</td>
			<td style="width:199px;">USF NREC</td>
			<td style="width:239px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Alcohol</td>
			<td style="width:199px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:239px;">A405P-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="134">
			<td height="134" style="height:134px;width:315px;">Grinding paper</td>
			<td style="width:199px;">LECO Corporation</td>
			<td style="width:239px;">810-221-300 (#180) 
			810-223-300 (#240) 
			810-227-300 (#400) 
			810-229-300 (#600) 
			810-036-100 (#1200)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="36">
			<td height="36" style="height:36px;width:315px;">Polishing Pad</td>
			<td style="width:199px;">Pace Technologies</td>
			<td style="width:239px;">NP. 7008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="70">
			<td height="70" style="height:70px;width:315px;">Polishing suspension</td>
			<td style="width:199px;">Pace Technologies</td>
			<td style="width:239px;">NANO2-1010-06 (1 um) 
			NANO2-1003-06 (0.3 um) 
			NANO2-1005-06 (0.05 um)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Stop-off lacquer</td>
			<td style="width:199px;">Romanoff</td>
			<td style="width:239px;">210-1250</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Ag/AgCl Reference electrode</td>
			<td style="width:199px;">SYC Technologies, Inc.</td>
			<td style="width:239px;">CHI111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Compressed air</td>
			<td style="width:199px;">Office depot</td>
			<td style="width:239px;">911-245</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Ultrasonic cleaner</td>
			<td style="width:199px;">Cole Parmer</td>
			<td style="width:239px;">8890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:315px;">Sputtering coater</td>
			<td style="width:199px;">Torr International</td>
			<td style="width:239px;">CRC-100</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

determining tribocorrosion rate and wear-corrosion synergy of bulk and thin film aluminum alloys

Растущей сложности и тяжести условий обслуживания в таких областях, как авиационной и морской промышленности, ядерных систем, микроэлектроники, Аккумуляторы и Биомедицинские приборы, и т.д., налагать большие проблемы на надежную производительность сплавы, воздействию экстремальных условиях, где сосуществуют механических и электрохимических атаки. Поиск путей для сплавов для смягчения комбинированная атака износа и коррозии (например, трибокоррозию) в таких экстремальных условиях таким образом весьма важное значение для повышения срока службы и надежности при использовании в таких условиях. Задача заключается в том, что носить и коррозии, не являются независимыми друг от друга, но скорее работают синергетически для ускорения всего материальные потери. Таким образом необходим надежный метод для оценки трибокоррозию сопротивление металлов и сплавов. Здесь представлен протокол для измерения трибокоррозию скорость и износ коррозии синергии Аль-массового и тонкой пленки образцов в коррозионной среде при комнатной температуре.

После тестирования протокола, описанных выше трибокоррозию ставка (T) измеряется в различных потенциалов. Рисунок 8 представляет собой материальные потери, полученные для образца тонкопленочных Аль после трибокоррозию в катодной (350 мВ ниже OCP), обрыв и анодирование (200 МВ выше OCP) потенциал. Тест проводился в 3,5 wt.% водный раствор NaCl на 5 мин при 0,5 N нормальной нагрузке, 1 Гц, раздвижные частоты и 5 мм длина гребка. Перед каждым испытанием OCP стабилизировалось на 20 мин рис. 9 показывает краткое изложение всех компонентов eqn. 1, включая трибокоррозию оценить (T), носить ставка (W0), скорость коррозии (0C) и износ коррозии синергии (S) тонкой пленки Аль.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig1.jpg"> Рисунок 1 . Фото () неотесанный и полированной Аль групповой пробы, (b) проводной и окрашенные навалом и (c) тонкой пленки Аль образец для тестирования трибокоррозию. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig2.jpg"> Рисунок 2 . (a) Фото передней Bruker UMT машины без клетки на заказ трибокоррозию. (b) схемы трибокоррозию тестирование установки. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig2large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig3.jpg"> Рисунок 3 . Фото на заказ трибокоррозию клеток, установленных на UMT поворотный этап. Ячейка производится из тефлона с уплотнительным кольцом на нижней поверхности для предотвращения утечки жидкости во время теста трибокоррозию. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig4.jpg"> Рисунок 4 . Представитель потенциодинамической поляризации кривые Аль сыпучих и тонкой пленки после 1 час погружения в раствор NaCl 0,6 М. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig5.jpg"> Рисунок 5 . Фото трибокоррозию машины во время тестирования, где indentor зонд движется по поверхности образца в взаимном движении. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig5large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig6.jpg"> Рисунок 6 . Сканирование изображения электронной микроскопии износ трека после трибокоррозию теста. Пунктирные линии показывают границы износ колес. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig6large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig7.jpg"> Рисунок 7 . Типичный износа трек профиль Аль тонкой пленки после трибокоррозию испытания полученных профилометра. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig7large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig8.jpg"> Рисунок 8 . Резюме трибокоррозию ставка (T) Аль тонких пленок на разных прикладной потенциал. В баре стрелка представляет одно стандартное отклонение от всех повторных испытаний результаты. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig8large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig9.jpg"> Рисунок 9 . Резюме трибокоррозию ставка (T), носить ставка (W0), скорость коррозии (0C) и синергии (S) износ коррозии Аль тонких пленок. В баре стрелка представляет одно стандартное отклонение от всех повторных испытаний результаты. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig9large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig10.jpg"> Рисунок 10 . Эволюция коррозии потенциал во время трибокоррозию тест Аль тонкой пленки в ОСР. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig10large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig11.jpg"> Рисунок 11 . Эволюция коэффициента трения (COF) во время трибокоррозию тест Аль тонкой пленки в ОСР. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig11large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig12.jpg"> Рисунок 12 . Эволюция коррозии ток во время испытания трибокоррозию Аль тонкой пленки на 200 МВ выше OCP. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig12large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 13" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58235/58235fig13.jpg"> Рисунок 13 . Краткая информация о химических и механических износ Аль тонкой пленки во время испытания трибокоррозию на 200 МВ выше OCP. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58235/58235fig13large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Determining Tribocorrosion Rate and Wear-Corrosion Synergy of Bulk and Thin Film Aluminum Alloys at JoVE.com

Determining Tribocorrosion Rate and Wear-Corrosion Synergy of Bulk and Thin Film Aluminum Alloys

Здесь мы представляем протокол для измерения трибокоррозию скорость и износ коррозии синергии тонкой пленки и сыпучие сплавов в имитируемых морской воде при комнатной температуре.

Определение трибокоррозию скорость и износ коррозии синергии насыпных и тонкой пленки алюминиевых сплавов

The increasing complexity and severity of service conditions in areas, such as aerospace and marine industries, nuclear systems, microelectronics, ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Potential Energy and Energy Conservation

SCIENTISTS IN ACTION

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

Поликристаллического кремния тонкопленочные солнечные элементы с Плазмонных повышенной световой захвата

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

Nanomoulding функциональных материалов, Универсальный дополнительный метод репликации Шаблон для Nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

Синтез и характеристика высокого C-оси ZnO тонкой пленки по плазмостимулированного химического осаждения системы и ее УФ фотодетектор приложение

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

Iridium Оксид со сниженным Графен Оксид наногибридный тонка пленка Модифицированные сериграфированного электроды как Одноразовая Электрохимический бумаги микрожидком рН Датчики

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Печать Изготовление Bulk гетероперехода солнечных элементов и<em&gt; В Ситу</em&gt; Морфология характеристика

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

Reaction Kinetics and Combustion Dynamics of I4O9 and Aluminum Mixtures

Реакции кинетики и горения Динамика I<sub&gt; 4</sub&gt; O<sub&gt; 9</sub&gt; И алюминиевые смеси

Tetraiodine nonoxide (I4O9) has been synthesized using a dry approach that combines elemental oxygen and iodine without the introduction of hydrated ...

Experimental Procedure for Warm Spinning of Cast Aluminum Components

Экспериментальная процедура для теплого прядения из литого алюминия Компоненты

High performance, cast aluminum automotive wheels are increasingly being incrementally formed via flow forming/metal spinning at elevated temperatures to ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

Рекомбинация Динамика в тонкопленочных фотоэлектрических материалов с помощью времяразрешенные СВЧ проводимости

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

На месте Мониторинг производительности ускоренной деградации солнечных элементов и модулей: тематическое исследование для Cu (In, Ga) Se2 солнечных батарей

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Массовая и тонкопленочных синтез композиционно вариант энтропия стабилизированный оксидов

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...