Comportement à la corrosion et microstructure de l'Al

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12855 (2023) Citer cet article

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La présente étude explore la préparation d'un alliage Al – 10% en poids de Zn par le processus de coulée. Nano CuO a été préparé par la méthode de co-précipitation. L'effet de l'ajout d'une nanostructure de (1 % en poids de CuO) à l'alliage Al-10Zn a été étudié : les effets de la corrosion tels que coulés et à différentes températures de vieillissement (423, 443 et 463 K) pendant 2 h dans une solution aqueuse à 3,5 % de NaCl après homogénéisation. pendant 2 h à 500 K à température ambiante. Des mesures électrochimiques (OCP, Tafel et EIS) ont été effectuées pour déterminer le taux de corrosion (CR) et la densité de courant de corrosion (Icorr.) afin de connaître le comportement de la corrosion. De plus, des microstructures d'Al-10Zn et d'Al-10Zn-1CuO ont été observées à l'aide d'un microscope électronique à balayage, d'une cartographie EDX et d'un microscope optique pour étudier l'effet de l'ajout de nanoparticules avant et après le vieillissement et le test de corrosion. La taille moyenne des cristaux et la densité de dislocation ont été calculées à partir du modèle XRD. Les résultats montrent que l’ajout approprié de nanoparticules de CuO peut affiner l’alliage Al-10Zn et déplacer l’alliage Al-10Zn vers une direction plus noble.

L'aluminium (Al) et ses alliages ont récemment été largement utilisés dans des applications d'ingénierie modernes en raison de leur haute résistance et de leur légèreté1,2. De plus, leur dureté, leur faible usure et leur résistance chimique limitent leur utilisation dans diverses applications automobiles, de construction et aérospatiales3,4,5,6. L'Al pur a de faibles caractéristiques mécaniques dans les applications d'ingénierie, alors que l'alliage et le traitement thermique peuvent les améliorer. Les alliages d'aluminium appropriés doivent être choisis pour les applications requises en tenant compte de leur rigidité spécifique, de leur conductivité thermique, de leur faible densité, de leur résistance, de leur formabilité, de leur soudabilité, de leur ouvrabilité, de leur ductilité, de leur résistance à l'usure et à la corrosion7.

Les applications des alliages coulés à base de matrices à base d’Al et de Zinc (Zn) sont de plus en plus nombreuses, et leur production est en augmentation à l’échelle mondiale8.

L'objectif principal de la concentration sur les alliages Al-Zn est que l'ajout de Zn entraîne une valeur ajoutée, améliore l'homogénéité de la matrice et améliore les propriétés des alliages d'Al9. Zn a une forte solubilité dans la matrice Al ; l'ajout de Zn provoque une faible distorsion du réseau, qui n'a quasiment aucun impact sur la formabilité de l'alliage10. Les alliages Al-Zn ont une résistance élevée, une ductilité, une aptitude au traitement thermique, une excellente aptitude au façonnage/formabilité à chaud et de bonnes propriétés de soudage11,12. Les alliages Al-Zn ont également un impact considérable sur leur microstructure, étant un alliage industriel à grains fins utilisé pour créer des structures (de vérification) à haute résistance à la corrosion pour les avions, les navires et les bâtiments automobiles13. Par conséquent, il est nécessaire de soutenir constamment la matrice Al avec des céramiques renforcées de nanoparticules de céramique appropriées telles que CuO, TiO2, SiC, SiO2, B4C et Al2O3 14,15. Ils sont considérés comme la meilleure option pour l’Al en tant que métal de base de matrice, car ils confèrent une résistance élevée et une résistance à l’usure et à la corrosion16. Les particules de céramique jouent un rôle dans l'augmentation de la résistance mécanique en agissant comme un site de nucléation pour la solidification, permettant ainsi à la taille des grains d'être plus fine. La fonction des éléments d'alliage est de former une solution solide d'alliage d'Al, ce qui provoque un affinement de la taille des grains. Dans le même temps, le rôle des éléments d’alliage est de développer une solution solide d’alliage d’Al qui provoque un affinement de la taille des grains. Il existe différentes manières de fabriquer des nanocomposites en alliages d'aluminium, telles que le moulage sous agitation, qui fonctionne principalement dans la fabrication des composites car il produit des composites avec une répartition uniforme des renforts6,17,18,19.

CuO est l’un des meilleurs choix pour le nanocomposite à matrice Al car il présente de nombreux avantages ; L’ajout de CuO dans le matériau matriciel Al améliore la résistance à la corrosion, la stabilité, la rigidité des applications structurelles, en particulier pour l’ingénierie aérospatiale et automobile, ainsi que les propriétés thermiques20. CuO a été choisi dans cette étude pour diverses raisons, notamment : commercialement, les particules de CuO ont été utilisées pour créer des composites à base d'aluminium en raison de leurs propriétés mécaniques et physiques supérieures21. Peu coûteux, largement disponible. Le CuO a fait l'objet de nombreuses recherches en raison de ses nombreuses utilisations précieuses dans les équipements électriques, notamment les cellules solaires, les surfaces hautement hydrophobes et les capteurs de détection de gaz22. L'ajout de Cu abaisse le point de fusion et peut provoquer la création de la phase Al2Cu, ce qui augmente la résistance à la traction de la matrice Al21. Le nano-oxyde de cuivre réduit efficacement la friction et prévient l'usure des pièces de machines grâce à sa dureté23. Les phases Al et CuO ont des structures et des contraintes différentes, ce qui rend avantageux l’ajout de nanoparticules de CuO à la matrice d’Al. Au point de rencontre de la matrice Al et des particules de renfort CuO, cela crée une dislocation. La résistance de la matrice Al, qui est liée aux dislocations statiques générées pendant le processus d'écrouissage (vieillissement), est augmentée en raison de l'augmentation de la surface des dislocations créées et du raffinement accru des grains, ce qui améliore la résistance à la corrosion24.