ISSN:
0947-5117
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Contribution to the growth kinetics of the intergranular corrosion of age-hardened Al—Cu alloys. Part II: Influence of mechanical stressThe influence of constant uniaxial tensile stresses on the growth kinetics of the intergranular corrosion (IC) of age-hardened Al—Cu-alloys in aqueous chloride solutions under potentiostatic conditions has been investigated using the foil penetration technique. Two systems have been tested, a pure binary Al-4% Cu-alloy (sheet thickness 0.5 mm) in 0.01 m NaCl, pH 11, and a commercial AA 2024 type alloy (various sheet thicknesses from 0.2 to 1.0 mm) in 0.1 m NaCl, pH 7, respectively. Both alloys were tempered to maximum IC susceptibility and have been tested at potentials where selective anodic dissolution of the grain boundary regions occurs. For comparison, the influence of tensile stresses on the pit growth kinetics in commercial pure aluminum (sheet thicknesses ranging from 0.2 to 1.0 mm) in 0.01 m NaCl + 0.01 m Na2SO4 (as pit initiation inhibitor), pH 11, has been investigated at an applied potential considerably higher than the pitting potential. All measurements have been carried out under various tensile stress levels ranging from 25 to 88% of the 0.2% proof stress (Rp0.2).The results show a significant reduction of the penetration times by a factor of 2 to 10 for all applied stress levels when only a few parallel cracks are growing (coarse-grained pure binary alloy and thin sheets of the fine-grained commercial alloy). For systems with large numbers of cracks (thicker sheets of the fine-grained alloy), no influence of the tensile stresses on the growth kinetics of the IC could be found. The penetration times for pits growing in pure aluminium have been reduced by a factor of 1.2 to 1.7 in presence of tensile stresses.The basic assumption for the discussion of the results is that even the highest mean crack growth velocities observed in this work can be expained by pure anodic dissolution of the grain boundary regions at the crack tips. The increase of the dissolution current density at the crack tips is due to the mechanical widening of the cracks. This widening of the cracks may cause a change of the crack geometry and, therefore, of the integral electrical resistance of the system (primary current distribution). Additionally, the mass transport conditions between the cracks and the bulk electrolyte may als be improved (changes of the composition of the electrolyte and, therefore, of the ohmic potential drop inside the cracks). The widening of the cracks depends on the mechanical stress distribution in the whole specimen and not only on the stress intensity at the crack tips. This allows to explain why tensile stress does not have any influence when a large number of parallel cracks are present (mechanical stress relief). The comparatively small increase of pit growth velocity is based on the weak influence of tensile stresses on the geometry of circular pits.
Notes:
Der Einfluß konstanter einachsiger Zugspannungen auf die Wachstumskinetik der interkristallinen Korrosion (IK) von ausgehärteten Al—Cu-Legierungen in wäßrigen Chloridlösungen unter potentionstatischen Bedingungen wurde mit der Folien-Durchbruchsmethode untersucht. Als Versuchssysteme wurden eine reine binäre Al-4% Cu-Modellegierung von 0,5 mm Blechdicke in 0,01 m NaCl, pH 11, und eine technische Legierung des Typs AA 2024 im Dickenbereich 0,1-1,0 mm in 0,1 m NaCl, pH 7, eingesetzt. Beide Legierungen wurden in ihren maximal IK-sensibilisierten Ausscheidungszuständen bei Meßpotentialen im Bereich der selektiven anodischen Auflösung der korngrenzennahen Bereiche untersucht. Vergleichsweise wurde zudem der Zugspannungseinfluß auf die Lochwachstumskinetik an technischem Reinaluminium in 0,01 m NaCl + 0,01 m Na2SO4 (als Lochbildungsinhibitor), pH 11, bei einem wesentlich über dem Lochbildungspotential angesetzten Meßpotential untersucht. Alle Messungen wurden unter verschiedenen Zugspannungen im Bereich von 25-88% Rp, 0,2 durchgeführt.Die Ergebnisse zeigen eine markante Reduktion der Durchbruchszeiten um Faktoren zwischen 2 und 10 durch alle aufgebrachten Zugspannungen für Systeme mit wenigen parallelen Rissen (grobkörnige Modellegierung und dünne Bleche der feinkörnigen technischen Legierung). Für Systeme mit vielen parallelen Rissen (dickere Bleche der feinkörnigen Legierung) konnte hingegen kein Zugspannungseinfluß auf die Wachstumskinetik der IK festgestellt werden. Die Durchbruchszeiten für das Lochwachstum in Reinaluminium wurden durch die angelegten Zugspannungen um Faktoren in der Größenordnung 1,2 bis 1,7 reduziert.Die Diskussion der Ergebnisse geht davon aus, daß auch die größten hier gemessenen mittleren Rißwachstumsgeschwindigkeite durch die anodische Auflösung der korngrenzennahen Bereiche an den Rißspitzen erklärt werden können. Die zugspannungsinduzierte Erhöhung der Auflösungsstromdichte an den Rißspitzen wird auf die mechanische Aufweitung der Risse zurückgeführt. Diese Rißaufweitung bewirkt einerseits eine Veränderung der Rißgeometrie und damit des integralen elektrischen Widerstandes des Systems. Andererseits wird durch die Verbesserung der Stofftransportbedingungen zwischen Riß- und Außenelektrolyt die Zusammensetzung des Rißelektrolyten und damit der Spannungsabfall im Riß beeinflußt. Diese Rißaufweitung ist von der Spannungsverteilung im gesamten Probenquerschnitt und nicht von der bruchmechanischen Spannungsintensität an den Rißspitzen abhängig. Damit kann das Verschwinden des Zugspannungseiflusses beim Vorliegen mehrerer paralleler, sich gegenseitig entlastender Risse erklärt werden. Der im Verhältnis geringere Einfluß mechanischer Spannungen auf die Geometrie kreisrunder Löcher erklärt die geringfügigere Beschleunigung des Lochwachstums unter Zugspannung.
Additional Material:
8 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/maco.19890400506
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