Determination of galvanic corrosion of aviation materials by electrochemical methods

Abstract

Havacılık endüstrisi, yüksek performanslı, dayanıklı ve hafif malzemelerin kullanımını gerektirmektedir. Ancak, uçak parçalarının birçok farklı malzemeden üretilmesi ciddi korozyon problemlerine yol açabilmekte ve bu durum uçak güvenliği açısından tehdit oluşturabilmektedir. Bu bağlamda, havacılıkta kullanılan alaşımların korozyon davranışlarının laboratuvar ortamında incelenmesi büyük bir öneme sahiptir. Bu yüksek lisans tezinin amacı, havacılıkta sıklıkla kullanılan seçili alaşımların (Ti64, A357 ve M50) korozyon davranışlarını laboratuvar ortamında değerlendirmek ve havacılık endüstrisi için uygun alaşımları belirlemektir. Tezin önemi, havacılık endüstrisinin ihtiyaç duyduğu yüksek performanslı ve dayanıklı malzemelerin geliştirilmesine katkı sağlamasıdır. Bu tezin özgün değeri, havacılık endüstrisinde kullanılan seçili alaşımların hem kendilerinin korozyonu hem de çift haline geldiklerindeki galvanik korozyon davranışlarının sistematik bir şekilde laboratuvar ortamında incelenmesidir. Teorik bir yaklaşım olarak tezde, elektrokimya teorileriyle galvanik korozyon davranışlarının laboratuvar ortamında nasıl incelenebileceği açıklanacaktır. Elektrokimyasal testler, korozyon hücreleri, yüzey işlemleri ve karakterizasyon yöntemleri kullanılarak seçili alaşımların korozyon davranışı ve etkileyen faktörler analiz edilecektir ve seçili alaşımların galvanik korozyon davranışını ve korozyona neden olan faktörleri anlamamıza yardımcı olacaktır. Yüzey pürüzlülüğünün incelenen sınırlar dahilindeki etkisinin sınırlı olduğu, bileşimin ise daha önemli bir faktör olduğu gözlendi. Anot-katot alan oranı ve mesafenin yanı sıra oksijen konsantrasyonu gibi ikincil faktörlerin de korozyonu etkilediği görüldü. Daha yüksek katotanot alan oranının korozyonu yoğunlaştırdığı belirlendi. Çalışmada ayrıca karışık potansiyel teorisiyle deneysel sonuçların teorik olarak yeniden üretilebilirliği değerlendirildi ve metodolojik yaklaşımlarla bulguların tutarlılığı incelendi. Sonuç olarak, bu tez, havacılık endüstrisi için kritik bir konuya odaklanarak alaşımların korozyon davranışlarını çeşitli yönleriyle anlamamıza katkıda bulunacaktır. Bu çalışma, sektördeki mühendis ve tasarımcıların çalışmalarına destek sağlayacak ve uçakların ömrünü artıracak önemli bilgiler sunacaktır.

The aviation industry requires the use of high-performance, durable, and lightweight materials. However, the production of aircraft components using various materials can lead to significant corrosion problems, posing a threat to aircraft safety. In this context, the laboratory investigation of the corrosion behaviour of alloys used in aviation is of great importance. The aim of this master’s thesis is to evaluate the corrosion behaviour of selected alloys commonly used in aviation (Ti64, A357, and M50) in a laboratory environment and to identify suitable alloys for the aerospace industry. The significance of this thesis lies in its contribution to the development of high-performance and durable materials required by the aviation industry. The originality of this thesis stems from the systematic laboratory investigation of the corrosion behaviour of selected alloys, focusing both on their individual corrosion and their galvanic corrosion behaviour when paired. As a theoretical approach, this thesis will explain how galvanic corrosion behaviours can be studied in a laboratory setting using electrochemical theories. Electrochemical tests, corrosion cells, surface treatments, and characterization methods will be employed to analyze the corrosion behaviour of the selected alloys and the factors causing corrosion, providing insights into their galvanic corrosion behaviour. It was observed that the effect of surface roughness within the examined limits was minimal, whereas the composition emerged as a more significant factor. Additionally, parameters such as the anode-cathode area ratio, spacing, and secondary factors like oxygen concentration were found to influence corrosion. A higher cathode-to-anode area ratio was determined to intensify corrosion. Furthermore, the consistency of experimental results with theoretical predictions, based on mixed potential theory, was evaluated using various methodological approaches. In conclusion, this thesis addresses a critical topic for the aviation industry by contributing to the understanding of the corrosion behaviours of alloys from multiple perspectives. This study will support engineers and designers in the industry while providing essential insights to extend the lifespan of aircraft.