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dc.contributor.advisorUwakweh, Oswald
dc.contributor.authorCharca-Mamani, Samuel
dc.date.accessioned2018-11-14T12:48:38Z
dc.date.available2018-11-14T12:48:38Z
dc.date.issued2005
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.11801/1201
dc.description.abstractThe high mobility of hydrogen is due to the relative small size compared to the atomic size of transition metals. However, the presence of defect (dislocations, voids, grain boundaries), can hinder hydrogen transport as they are potential trapping sites. The main objective is to study the hydrogen diffusivity and permeability in steels; it is possible to perform an electrochemical hydrogen permeation process in a thin film (foil or sheet) as a function of certain variables such as prior cold work, thickness, polarization charging current, grain size, electrolyte medium, type of promoter, and concentration. Devanathan and Stachurski (DS) cell is adapted to the study of hydrogen cathodic charging and permeation behavior. Cold work in Armco-Fe sample (cold rolled condition) increases the dislocation density with these sites acting as irreversible trapping sites as reflected in the reduction of diffusivity and permeability parameters. Same behavior was observed for grain boundary. In both cases the trap binding energy obtained was 20.81KJ/mol and 15.29KJ/mol for Armco-Fe respectively. Promoters added into the acid solution (charging electrolyte medium) accelerate hydrogen entry in to the material. The promoter that is best in acid solution (pH=1.2) is compose of arsenic, in a concentration range of 0.25 to 1.00 g/l g/l Na2HAsO4 7H2O. Furthermore, the charging surface roughnesses have a significant effect in hydrogen permeation due to the reduction of rate of hydrogen ingress into the material. Based on desorption test conducted on prior hydrogen charged materials at room temperature, it appears that the solubility of hydrogen in AF1410 steel is about three times approximately higher than in Armco-Fe. As is well known hydrogen leads to a reduction in plasticity due to its embrittling properties, and consequently the effect in the reduction of fatigue life. The fatigue test performed was based on load decrement, showed a fatigue life reduction of approximately 45% than in specimen tested in air. Additionally, SEM image showed a brittle fracture surface (intergranular combined with transgranular), in the areas with presence of high hydrogen concentration.
dc.description.abstractEste trabajo presenta un estudio del impacto del hidrogeno en el Hierro y los aceros súper resistentes como el AF1410. El diámetro atómico del hidrógeno es muy pequeña comparado con los diámetros atómicos de los metales, esta propiedad le da al hidrogeno a que en los metales se mueva con cierta facilidad. Para desarrollar este estudio utilizamos una réplica de la celda desarrollada por Devanathan y Stachurski, con ciertas modificaciones por la disponibilidad de equipos. Para que el proceso de ingreso del hidrógeno sea acelerado (que es los que se requiere), utilizamos unos promotores que un compuesto a base de Arsénico, este elemento tiene la propiedad de debilitar el enlace del protón de hidrógeno y en anión del metal que se origina en la superficie del electrodo de trabajo (Hierro o acero AF1410), esto hace que el ingreso del hidrógeno sea más acelerado. Pero a concentraciones altas de arsénico en la solución este puede ocasionar una reducción en la cantidad de hidrógeno que ingresa. El hidrógeno tiene la propiedad de juntarse, para formar moléculas consecuentemente gas. Los lugares donde estos se pueden juntar dentro del material son las imperfecciones (dislocaciones, bordes granulares, impurezas, o cualquier otro defecto del material). El tiempo que toma estos hidrógenos para salir de estos lugares es mayor comparado con lo que toman de los lugares de cristalografía normal, en muchos casos estos tiempos tienden a ser infinitos. A estos casos se les llama entrampamientos reversibles y entrampamiento irreversibles, los cuales están caracterizados por la energía de entrampamiento (Et) muy elevados, según los experimentos los valores obtenidos son 20.81KJ/mol y 15.29KJ/mol para las dislocaciones y los bordes granulare respectivamente. Además del Arsénico que actúan como un promotor para el ingreso del hidrógeno, existen otros parámetros uno de ellos son la rugosidad de la superficie (acabado superficial) que disminuye la cantidad de hidrógeno que ingresa dentro del material. El coeficiente de difusión, es función del espesor decreciendo cuando estos aumentan, esto se debe al incremento de la cantidad imperfecciones, y en consecuencia el aumento del número de entrampamientos. Cuando el hidrógeno se junta en las imperfecciones y el material está sometido a cargas externas (cíclicas), estos tienden a fallar prematuramente debido al efecto del hidrógeno, que reduce la plasticidad (ductilidad), con la consecuente reducción de la vida útil del material.
dc.description.sponsorshipONR-grant #N000140310540en_US
dc.language.isoenen_US
dc.subjecthydrogen permeationen_US
dc.subject.lcshSteel -- Hydrogen contenten_US
dc.subject.lcshHydrogen --Transport propertiesen_US
dc.subject.lcshSteel --Diffusionen_US
dc.titleStudy of hydrogen permeation and diffusion in steelsen_US
dc.title.alternativePredictive model for determination of desorbed hydrogen concentrationen_US
dc.typeThesisen_US
dc.rights.licenseAll rights reserveden_US
dc.rights.holder(c) 2005 Samuel Charca Mamanien_US
dc.contributor.committeeBasir Shafiq, A.
dc.contributor.committeeJust, Frederick
dc.contributor.committeePerez, Nestor
dc.contributor.representativeMarcelo Suarez, Oscar
thesis.degree.levelM.S.en_US
thesis.degree.disciplineMechanical Engineeringen_US
dc.contributor.collegeCollege of Engineeringen_US
dc.contributor.departmentDepartment of Mechanical Engineeringen_US
dc.description.graduationYear2005en_US


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