دانلود رایگان سوالات کارشناسی ارشد آزاد مهندسی مواد - مهندسی خوردگی و حفاظت مواد 1391

---

آزمون های برگزار شده

---

تحلیل محتوایی سؤالات خوردگی و حفاظت مواد آزاد ۱۳۹۱

آزمون سال ۱۳۹۱ در گرایش خوردگی و حفاظت مواد، تعادل خوبی میان مباحث پایه الکتروشیمی و کاربردهای صنعتی برقرار کرده بود. برای حل سوالات این دوره، داوطلبان نیاز به فراتر رفتن از حفظ فرمول‌ها و نیازمند درک عمیق رفتار پتانسیل و جریان در واسط فلز-محیط بودند.

الگوی واقعی سؤالات و منطق طراحی آزمون

• ترمودینامیک و سینتیک خوردگی:

  بخش مهمی از آزمون به تحلیل نمودارهای پوربه (پتانسیل-pH) اختصاص داشت. داوطلب باید با دیدن این نمودارها، نواحی مصونیت (Immunity)، خوردگی (Corrosion) و رویین‌شدن (Passivity) فلز را تشخیص می‌داد. در بخش سینتیک، پدیده‌های پلاریزاسیون (فعال‌سازی، غلظتی و مقاومتی) و نحوه محاسبه جریان خوردگی ($i_{corr}$) با استفاده از خطوط تافل از مباحث چالش‌برانگیز بودند.

• انواع خوردگی موضعی (مخفی و خطرناک):

  سوالات مربوط به خوردگی شیاری (Crevice)، حفره‌ای شدن (Pitting)، خوردگی گالوانیک و خوردگی تنشی (SCC) سهم بالایی داشتند. طراحان بر شناسایی مکانیزم‌های میکروکلوشنی و چگونگی تشکیل سلول‌های غلظتی اکسیژن یا یون فلزی تمرکز کرده بودند تا پتانسیل عیب‌یابی داوطلب را بسنجند.

• حفاظت کاتدی و آندی:

  در مباحث حفاظتی، تفاوت‌های عملکردی و معیارهای طراحی سیستم‌های حفاظت کاتدی به روش آند فداشونده (Sacrificial Anode) و جریان اعمالی (Impressed Current) مورد سوال قرار گرفت. همچنین اصول رویین‌سازی مصنوعی فلزات فعال-رویین از طریق پلاریزاسیون آندی (حفاظت آندی) از بخش‌های مفهومی آزمون بود.

• اکسیداسیون دمای بالا:

  سوالات این بخش بر قوانین رشد لایه‌های اکسیدی (خطی، سهموی و لگاریتمی) و رابطه پیلینگ-بدورث (PBR) متمرکز بودند. درک رفتار نفوذ یون‌ها از میان شبکه بلوری اکسید برای پاسخ به این سوالات الزامی بود.

این آزمون برای چه داوطلبی سخت‌تر بود؟

داوطلبانی که پایه‌ی ضعیفی در الکتروشیمی و شیمی فیزیک داشتند، در بخش محاسبات نرخ خوردگی و تفسیر منحنی‌های پلاریزاسیون دچار مشکل جدی شدند. خوردگی علمی است که بدون فهم دقیق جریان الکتروشیمیایی و پتانسیل ترمودینامیکی، به حفظ تعدادی پدیده محدود می‌شود و این آزمون دقیقاً نقطه‌ی ضعف این دسته از داوطلبان را هدف گرفته بود.

ارزش محتوایی این آزمون برای داوطلبان امروز چیست؟

تحلیل آزمون سال ۱۳۹۱ به داوطلبان امروز یادآوری می‌کند که حل چالش‌های خوردگی در صنایع بزرگ، مستلزم درک همزمان الکتروشیمی و متالورژی فیزیکی است. شناخت ساختار مرزدانه‌ها، ناخالصی‌ها و فازهای ثانویه در کنار رفتار الکتروشیمیایی محیط، تنها راه کنترل موثر خوردگی در شرایط عملیاتی است.

---

سؤالات متداول

منظور از نسبت پیلینگ-بدورث (PBR) چیست و چه مقداری از آن مطلوب است؟

نسبت حجم اکسید تولیدشده به حجم فلز مصرف‌شده است. اگر این نسبت بین ۱ تا ۲ باشد، اکسید چسبنده، محافظ و متراکم بوده و سرعت اکسیداسیون بعدی را کاهش می‌دهد (مانند کروم و آلومینیوم). مقادیر کمتر از ۱ یا بیشتر از ۲ منجر به لایه‌های اکسیدی متخلخل یا ترک‌خورده و غیرمحافظ می‌شود.

تفاوت اصلی حفاظت کاتدی به روش آند فداشونده با جریان اعمالی چیست؟

در روش آند فداشونده از فلزات فعال‌تر (مانند روی یا منیزیم) بدون نیاز به منبع تغذیه خارجی برای حفاظت از سازه استفاده می‌شود. در روش جریان اعمالی، از آندهای کم‌مصرف یا خنثی همراه با یک منبع جریان مستقیم (DC) خارجی استفاده می‌شود که برای سازه‌های بزرگ‌تر و محیط‌های با مقاومت الکتریکی بالا مناسب‌تر است.

چرا اکسیژن‌زدایی از محیط‌های آبی مانع از خوردگی فولادها می‌شود؟

زیرا در محیط‌های خنثی و بازیک، واکنش احیای اکسیژن ($O_2 + 2H_2O + 4e^- ightarrow 4OH^-$) واکنش کاتدی غالب است که سرعت کل فرآیند خوردگی را کنترل می‌کند. با حذف اکسیژن، واکنش کاتدی متوقف شده و در نتیجه واکنش آندی (انحلال آهن) نیز متوقف می‌شود.

خوردگی گالوانیک در چه شرایطی رخ می‌دهد و چگونه می‌توان از آن جلوگیری کرد؟

هنگامی که دو فلز با پتانسیل‌های الکتروشیمیایی متفاوت در یک محیط الکترولیت با یکدیگر تماس الکتریکی پیدا کنند. فلز فعال‌تر (آند) به شدت خورده می‌شود. برای جلوگیری، باید از تماس مستقیم دو فلز ناهم‌جنس خودداری کرد (استفاده از واشرهای عایق)، یا از فلزاتی با پتانسیل نزدیک به هم استفاده نمود.

پدیده رویین‌شدن (Passivation) چیست؟

تشکیل یک لایه نازک، چسبنده و بسیار مقاوم از اکسید یا هیدروکسید فلز روی سطح در شرایط پتانسیلی خاص است که ارتباط فیزیکی فلز با محیط را قطع کرده و نرخ خوردگی را به شدت (چندین مرتبه بزرگی) کاهش می‌دهد.

---

سوالات و پاسخ سوالات کارشناسی ارشد - بخش صد و نود و چهارم ( بیشتر ... )