A unified formulation of finite layer methods (FLMs), based on the Reissner mixed variational theorem (RMVT), is developed for the three-dimensional (3D) coupled electro-elastic analysis of simply-supported, functionally graded piezoelectric material (FGPM) plates with open- and closed-circuit surface conditions and under electro-mechanical loads. In this formulation, the material properties of the plate are assumed to obey an exponent-law varying exponentially through the thickness coordinate, and the plate is divided into a number of finite rectangular layers, in which the trigonometric functions and Lagrange polynomials are used to interpolate the in- and out-of-plane variations of the primary field variables of each individual layer, respectively, such as the elastic displacement, transverse shear and normal stress, electric potential, and normal electric displacement components. The relevant orders used for expanding these variables in the thickness coordinate can be freely chosen as the linear, quadratic and cubic orders. Four different mechanical/electrical loading conditions applied on the top and bottom surfaces of the plate are considered, and the corresponding coupled electro-elastic analysis of the loaded FGPM plates is undertaken. The accuracy and convergence rate of the RMVT-based FLMs are assessed by comparing their solutions with the exact 3D piezoelectricity ones available in the literature.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2016.11a
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pp.194.1-194.1
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2016
The present study investigated the effect of zincate treatment time on the dissolution behavior and the deposition of copper by immersion process and electroplating process on AZ31 Mg alloy substrate in a copper pyrophosphate bath. Without zincate pretreatment, the AZ31 Mg substrate quickly dissolved in the copper pyrophosphate solution although an external cathodic current was applied. The copper layers deposited on non-zincate treated AZ31 Mg alloy substrate by both immersion and electroplating processes showed very porous structure and very poor adhesion. With increasing zincate treatment time up to 2 min, the dissolution of AZ31 substrate in pyrophosphate solution rapidly decreased and the deposited copper layer was less porous and exhibited stronger adhesion. The immersion of AZ31 Mg sample in zincate solution for 5 min was found as a critical time for producing a non-porous and adherent electrodeposited copper layer on AZ31 Mg alloy. The optimum zincating time can be determined by observing the open circuit potential (OCP) of AZ31 Mg alloy samples in a copper pyrophosphate electroplating bath. The OCP reached a stable value of about -0.10 V (vs. SCE) after 5 min of immersion in the copper pyrophosphate electroplating solution.
Al-brass is the raw material of mnufacturing tubes for heat exchanger of vessel where seawater is used to coolant because it has high level of heat coductivity and excellent mechanical properties and high level of corrosion resistance due to cuprous oxide($Cu_2O$) layer against seawater. However, damage of Al-brass tubes for heat exchanger of vessel is reported that local corrosion such as stress corrosion cracking occurred by synergism effect between mechanical factor and corrosion environment. In this study, to investigate on the effect of stress on the polarization characteristics of Al-brass. At the stress of 0% and 95% yield strength by constant displacement tester, in 3.5% NaCl + 0.1% $NH_4OH$ solution, the polarization tests were carried out. And thus open circuit potential, corrosion current density, anodic polarization, cyclic polarization and dezincification behavior of Al-brass are investigated.
This paper studies on the wear corrosion behavior of induction hardening high strength cast iron in the acidic environments. In a variety of pH solutions, wear corrosion behavior of GC 300 with a variety of contact pressures was investigated, and corrosion wear behavior after immersion test was considered. Also, electrochemical polarization test for GC 300 was carried out in various pH solutions. The main results are as following: In the strong acidic environment, wear corrosion rate of GC 300 appears highly and in the neutral environment is stable. Also, graphitic corrosion in the strong acidic environment occurs. The corrosion current density of GC 300 becomes high in a order of pH 1 > pH 2 > pH 4 > pH 6.5.
Kim, Jung-Gu;Park, Zin-Taek;Yoo, Ji-Hong;Hwang, Woon-Suk
Corrosion Science and Technology
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v.3
no.3
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pp.118-126
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2004
The correlation between sensor output and corrosion rate of reinforcing steel was evaluated by laboratory electrochemical tests in saturated $Ca(OH)_2$ with 3.5 wt.% NaCl and confirmed in concrete environment. In this paper, two types of electrochemical probes were developed: galvanic cells containing of steel/copper and steel/stainless steel couples. Potentiodynamic test, weight loss measurement, monitoring of open-circuit potential, linear polarization resistance (LPR) measurement and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to evaluate the corrosion behavior of steel bar embedded in concrete. Also, galvanic current measurements were conducted to obtain the charge of sensor embedded in concrete. In this study, steel/copper and steel/stainless steel sensors showed a good correlation in simulated concrete solution between sensor output and corrosion rate of steel bar. However, there was no linear relationship between steel/stainless steel sensor output and corrosion rate of steel bar in concrete environment due to the low galvanic current output. Thus, steel/copper sensor is a reliable corrosion monitoring sensor system which can detect corrosion rate of reinforcing steel in concrete structures.
The objective of this work was to develop efficient synergistic inhibitor combinations comprising sodium nitrite ($NaNO_2$) and an inhibitor-blend code named (SN-50), keeping in view of their application in industrial cooling water systems. The electrochemical characteristics of the carbon steel working electrode in simulated cooling water (SCW), without and with the addition of different combinations of the inhibitors, were investigated using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), open circuit potential (OCP). The electrode surface changes were followed by visual characterization methods. It was demonstrated in this study that all the combinations of the inhibitors exhibited synergistic benefit and higher inhibition efficiencies than did either of the individual inhibitors. The addition of SN-50 inhibitor to the SCW shifted the OCP to more anodic values and increased the polarization resistance ($R_p$) values of carbon steel at all applied concentrations. The higher the applied sodium nitrite concentration (in the protection concentration range), the higher the obtained $R_p$ values and the inhibition efficiency improved by increasing the inhibitor concentration.
Mahross, M.H.;Efil, Kursat;El-Nasr, T.A. Seif;Abbas, Osama A.
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.8
no.3
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pp.222-235
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2017
First, in this study, the inhibition efficiencies of metal complexes with Cu(II), Ni(II) and Zn(II) of STSC ligand for corrosion control of mild steel in oilfield formation water were investigated. The IEs for a mixture of 500 ppm STSC and 5 ppm metal ion ($Cu^{+2}$, $Ni^{+2}$, $Zn^{+2}$) were found to be 88.77, 87.96 and 85.13 %, respectively. The results were obtained from the electrochemical techniques such as open circuit potential, linear and tafel polarization methods. The polarization studies have showed that all used Schiff base metal complexes are anodic inhibitors. The protective film has been analyzed by FTIR technique. Also, to detect the presence of the iron-inhibitor complex, UV-Visible spectral analysis technique was used. The inhibitive effect was attributed to the formation of insoluble complex adsorbed on the mild steel surface and the adsorption process follows Langmuir adsorption isotherm. The surface morphology has been analyzed by SEM. Secondly, the computational studies of the ligand and its metal complexes were performed using DFT (B3LYP) method with the $6-311G^{{\ast}{\ast}}$ basis set. Finally, it is found that the experimental results were closely related to theoretical ones.
Differential pulse voltammetry (DPV) using nafion-coated glassy carbon electrodes modified with Tetren(tetraethylene pentamine)-glycerol showed sensitivity for determining lead (II) at low concentration. The Lead (II) was accumulated on the electrode surface by the formation of the complex in an open circuit, and the resulting surface was characterized by medium exchange, electrochemical reduction, and differential pulse voltammetry. Various experimental parameters, such as the composition of modifier, preconcentration time, pH of electrolyte (0.1 M acetate buffer), and parameters of differential pulse voltammetry, were optimized. The initial potential was applied for 50 s, the electrode was scanned from -0.9 to -0.3 V, and the anodic peak current was measured at -0.604 V $\pm$ 0.015 V (vs. Ag/AgCl). The calibration plot was obtained in the range 1.0$\times$10$^{-8}$ M~l.0$\times$10$^{-6}$ M with pH 4.5 buffer solution. The detection limit (3$\sigma$) it as low as 5.0$\times$ 10$^{-9}$ M. This method is applied to the determination of lead(II) in a certified reference material and the result agrees satisfactorily with the certified value.
The ratio of aniline dimer (p-aminodiphenylamine), which is a nucleation site of chain growth in a chemical polymerization of aniline monomer, to aniline monomer was controlled to synthesize polyaniline with the molecular weight ($M_w$) between 10000 and 20000 g/mol. The result of OCP measurement showed that the reaction rate of polymerization was increased as the mole ratio of dimer was increased. The increase in the molar ratio of dimer resulted in the shift of absorption wavelength of polyaniline to the short wavelength region on measurement of UV/Vis and the decrease of molecular weight on the measurement of GPC.
$LaGaO_3$ thin film was prepared on Ni-Fe metal porous substrate by Pulsed Laser Deposition method. By the thermal reduction, the dense $NiO-{Fe_3}{O_4}$ substrate is changed to a porous Ni-Fe metal substrate. The volumetric shrinkage and porosity of the substrate are controlled by the reduction temperature. It was found that a thermal expansion property of the Ni-Fe porous metal substrate is almost the same with that of $LaGaO_3$ based oxide. $LaGaO_3$ based electrolyte films are prepared by the pulsed laser deposition (PLD) method. The film composition is sensitively affected by the deposition temperature. The obtained film is amorphous state after deposition. After post annealing at 1073K in air, the single phase of $LaGaO_3$ perovskite was obtained. Since the thermal expansion coefficient of the film is almost the same with that of LSGM film, the obtained metal support LSGM film cell shows the high tolerance against a thermal shock and after 6 min startup from room temperature, the cell shows the almost theoretical open circuit potential.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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