Korrosionsuntersuchungen an scandiumhaltigen AlZnMgCu-Legierungen unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses intermetallischer Phasen

Investigation of the influence of intermetallic phases on the corrosion behaviour of scandium containing AlZnMgCu alloys

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus-6263
  • Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Einfluss von Scandium auf die Korrosionseigenschaften von schweißbaren AlZnMgCu(Sc)-Legierungen zu untersuchen. Dazu wurden zunächst standardisierte Untersuchungen nach ASTM durchgeführt. Trotz sehr aggressiver Bedingungen zeigten sich in Abhängigkeit des Scandiumgehaltes Unterschiede im Korrosionsverhalten. Diese sind allerdings nicht eindeutig, da sich scandiuminduzierte Mikrostrukturänderungen teilweise konträr auf die Korrosionseigenschaften auswirken. Eingehend wurde das Korrosionsverhalten von AlZnMgCu mit und ohne Scandiumzugabe unter Ruhepotentialbedingungen untersucht. Mit Hilfe mikroelektrochemischer Methoden ließ sich derZiel der vorliegenden Arbeit ist es, den Einfluss von Scandium auf die Korrosionseigenschaften von schweißbaren AlZnMgCu(Sc)-Legierungen zu untersuchen. Dazu wurden zunächst standardisierte Untersuchungen nach ASTM durchgeführt. Trotz sehr aggressiver Bedingungen zeigten sich in Abhängigkeit des Scandiumgehaltes Unterschiede im Korrosionsverhalten. Diese sind allerdings nicht eindeutig, da sich scandiuminduzierte Mikrostrukturänderungen teilweise konträr auf die Korrosionseigenschaften auswirken. Eingehend wurde das Korrosionsverhalten von AlZnMgCu mit und ohne Scandiumzugabe unter Ruhepotentialbedingungen untersucht. Mit Hilfe mikroelektrochemischer Methoden ließ sich der makroskopische Ruhepotentialverlauf und die dadurch auftretenden Materialschädigungen auf einzelne intermetallische Phasen zurückführen. Erstmals wurde die Auflösung kleinster MgZn2-Ausscheidungen messtechnisch erfasst. Die Rolle dieser Phase im Korrosionsmechanismus der AlZnMgCu-Legierungen wird genauer dargelegt. Für die anodische Mg2Si-Phase wurde eine selektive Magnesiumkorrosion nachgewiesen. Dabei bildet sich ein potenziell korrosionsauslösender Mikrospalt. Mit makroskopischen Polarisationsuntersuchungen wurde die Anfälligkeit der Legierungen auf Lochkorrosion untersucht. Ein wesentlicher Bestandteil sind hier die Eigenschaften einzelner intermetallischer Phasen, die mit der Mikrokapillartechnik quantifiziert wurden. Es konnte ein Einfluss von Scandium auf das elektrochemische Verhalten der ausscheidungsfreien Matrix nachgewiesen werden. Die scandiumhaltige Al3ScxZr1-x ist zwar bezüglich AA7010 als schwach reaktive kathodische Phase einzustufen, bewirkt aber aufgrund neuer Grenzflächen eine Verschlechterung der Korrosionseigenschaften. Zudem wird eine Wechselwirkung von Scandium mit Chrom und Mangan vermutet. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass zwar ein Scandiumeinfluss auf die Korrosionseigenschaften feststellbar ist, dieser aber je nach Größenordnung des Betrachtungsobjektes (Mikrostruktur, Legierung oder Bauteil) variiert. Da das Bauteil die technisch relevante Größenordnung darstellt, lässt sich folgern, dass Scandium eher einen negativen Einfluss auf die Korrosionseigenschaften hat. Der große Vorteil der Scandiumzugabe zu AlZnMgCu-Legierungen besteht darin, dass diese durch Scandium schweißbar werden. Aus diesem Grund wurden auch zwei Laserschweißnähte auf ihre Korrosionsanfälligkeit untersucht. Die durch den Schweißprozess initiierten Gefügeveränderungen wirken sich sehr stark auf die Korrosionsbeständigkeit der Schweißverbindung aus. Die negativen Auswirkungen von Scandium auf die Korrosionseigenschaften des Grundmaterials treten dabei in den Hintergrund.show moreshow less
  • This work aims to investigate the influence of scandium on the corrosion properties of weldable AlZnMgCu(Sc) alloys. The investigation starts with performing standardised corrosion tests according to ASTM. Despite the very aggressive environment in these test solutions, differences in corrosion behaviour depending on the scandium content could be elaborated. These differences, however, are not unambiguous because the scandium-induced modifications of the microstructure have contrariwise influences on the corrosion properties. The corrosion behaviour of AlZnMgCu with and without small additions of scandium under open circuit conditions was investigated in detail. By means ofThis work aims to investigate the influence of scandium on the corrosion properties of weldable AlZnMgCu(Sc) alloys. The investigation starts with performing standardised corrosion tests according to ASTM. Despite the very aggressive environment in these test solutions, differences in corrosion behaviour depending on the scandium content could be elaborated. These differences, however, are not unambiguous because the scandium-induced modifications of the microstructure have contrariwise influences on the corrosion properties. The corrosion behaviour of AlZnMgCu with and without small additions of scandium under open circuit conditions was investigated in detail. By means of microelectrochemical methods the macroscopic open circuit potential behaviour and the concomitant corrosion attack could be unambiguously interpreted. For the first time it was possible to measure potential and current transients as a result of MgZn2-phase dissolution. The role of this phase in the corresponding corrosion mechanism of AlZnMgCu is discussed in more detail. The anodic Mg2Si-Phase was observed to suffer selective magnesium depletion during immersion, while a potentially corrosion initiating micro-crevice is formed. The susceptibility of the two alloy systems for pitting corrosion was investigated by means of potentiodynamic polarisations. The main focus of this work was the investigation of single intermetallic phases while they are embedded into the alloy matrix. An influence of scandium on the electrochemical behaviour of the precipitate free alloy matrix could be demonstrated. The ternary Al3ScxZr1-x phase was found to be slightly cathodic with respect to the surrounding matrix of AA7010. Deleterious for the corrosion properties, however, is the new interface which is generated by forming this phase. Moreover, an interaction of scandium and chromium or manganese is to be expected. In summary, an influence of scandium on the corrosion properties was observed. This effect, however, is not unambiguous. It depends on the magnitude of the object of interest (microstructural feature, alloy or structural part). As the structural part is the most relevant technical magnitude, it can be concluded that the influence of scandium on the corrosion properties is slightly negative. The big advantage of scandium additions to AlZnMgCu alloys is that it renders these alloys weldable. Therefore two laser beam weldments were investigated concerning their corrosion susceptibility. Although scandium worsens slightly the corrosion properties of AlZnMgCu alloys, the weld-induced microstructural changes, such as the weld bead and the heat affected zone, have a more pronounced effect on the corrosion susceptibility of the whole assembly.show moreshow less

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Metadaten
Author:Joachim Peter Wloka
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus-6263
Advisor:Sannakaisa Virtanen
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2007
Publishing Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Date of final exam:2007/06/06
Release Date:2007/06/15
Tag:Laserstrahlschweißen; Mikrokapillartechnik; Schichtkorrosion
exfoliation corrosion; laser beam welding; micro capillary cell
SWD-Keyword:Korrosionsprüfung; Elektrochemische Korrosion; Erlangen / Institut für Werkstoffwissenschaften / Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Korrosion un
Institutes:Technische Fakultät / Technische Fakultät -ohne weitere Spezifikation-
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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