Doctoraat in de ingenieurswetenschappen: materiaalkunde

Elektrochemisch onderzoek van de interactie tussen waterstof en staal


Doctorandus Publieke verdediging
Naam: Berk Ozdirik   Datum: Donderdag 18/10/2018 om 16:30 
Adres: ()
, null null
  Lokatie: promotiezaal D.2.01, Vrije Universiteit Brussel, gebouw D, tweede verdieping, Campus Etterbeek, Pleinlaan 2, 1050 Brussel
Contact FEA: info.ea@ugent.be   Taal: Engels

Curriculum
Master degree in Metallurgical Engineering, RWTH Aachen University, 2014

Promotor
Kim Verbeken
Iris De Graeve
Herman Terryn

Examencommissie
prof. Ken Broeckhoven
Kim Verbeken (EA11)
Iris De Graeve (Vrije Universiteit Brussel)
Herman Terryn (Vrije Universiteit Brussel)
Lars Jeurgens
Frédéric Christien
Leo Kestens
Jean Vereecken
Tom Depover, Universiteit Gent, Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur, EA11 - Vakgroep Materialen, Textiel en Chemische Proceskunde, Technologiepark Zwijnaarde 46, 9052 Zwijnaarde
E: tom.depover@ugent.be

Onderzoeksthema

Waterstofverbrossing is het verschijnsel dat leidt tot mechanische degradatie van metalen, in het bijzonder een verlies aan ductiliteit en taaiheid. De kwetsbaarheid van waterstofbrosheid van staal wordt grotendeels bepaald door zijn waterstof (H) opnamecapaciteit en waterstofdiffusiviteit. De opgenomen waterstof in het staal wordt beïnvloed door de lokale vervorming (rek) en door microstructurele kenmerken. In de literatuur wordt algemeen aangenomen dat diffundeerbare waterstof inclusief rooster mobiele waterstof en reversibel ingesloten waterstof het type is dat waterstofverbrossing in staal veroorzaakt. Om dit fenomeen beter te begrijpen, moet de diffundeerbare waterstof in staal worden gekarakteriseerd met betrekking tot zowel de vervorming als de microstructurele kenmerken. Om deze uitdaging aan te gaan, worden in dit proefschrift twee verschillende methodologieën gebruikt; Een elektrochemische procedure gebaseerd op cyclische voltammetrie (CV) en potentiostatische polarisatie is ontwikkeld om H-sorptie / desorptiegedrag van zowel als betrouwbare kwantificering van H-opname te volgen. Deze methodologie wordt toegepast op 3 staallegeringen (gewoon-koolstof, dubbelfase en AQ-martensitisch staal), die verschillende microstructurele kenmerken bevatten om de H / materiaalinteractie te evalueren. Best practice in deze procedure is om alle stappen (H-laden en H-meting) achtereenvolgens uit te voeren zonder onderbreking of monstermanipulaties tussen de stappen om spontaan H-verlies te voorkomen. Om aanvullende inzichten te verkrijgen in onze H-gerelateerde bevindingen, worden aanvullende metingen van de hete extractie uitgevoerd om de diffundeerbare H-concentratie in de staalsoorten te meten. Een duidelijke correlatie tussen de resultaten van hete extractie en elektrochemische methoden wordt bevestigd door een wiskundig model dat het verlies van diffundeerbare waterstof voorspelt als gevolg van de tijdsvertraging (tussen H-laden en H-meting). De ontwikkelde elektrochemische methode stelt ons dus in staat om diffundeerbaar H-gehalte (inclusief mobiele waterstof) voor de staallegeringen te bepalen onder H-laadtoestand, waarbij waterstofbrosheidsverschijnselen kunnen optreden in in-service omgevingen. Een micro elektrochemische methode is ontwikkeld om lokale H-opname in staal te evalueren met betrekking tot vervorming geïnduceerd door verschillende mechanische werkwijzen, d.w.z. koudwalsen, buigen en ponsen. Een duidelijke relatie tussen de vervormingsgraad en de lokaal geabsorbeerde waterstof kon dus worden vastgesteld. Vervolgens werd aanvullende informatie over de microstructurele kenmerken van deze sterk vervormde zones verschaft nabij de geponste rand van de stalen door een combinatie van optische lichtmicroscopie, scanningelektronenmicroscopie en microhardheidsmeting. Verder wordt de grootte van de vervorming nabij de geponste rand kwantitatief bepaald door middel van een techniek van terugverstrooide diffractietechnieken. Zo werden aangedane zones met afschuiving geïdentificeerd aan de rand van het geponste gat, waar een excessieve vervorming evenals een hogere dislocatiedichtheid aanwezig is. Onze specifieke lokale metingen bevestigden de aanwezigheid van een zeer hoge hoeveelheid lokaal waterstof (afkomstig van omkeerbare H-zones) in door schuifkracht getroffen zones, die als kritiek voor waterstofbrosheid kunnen worden beschouwd.


Taal proefschrift
Engels

Documenten