دانلود رایگان سوالات کارشناسی ارشد آزاد مهندسی مواد - مهندسی خوردگی و حفاظت مواد 1392

---

آزمون های برگزار شده

---

مباحث کلیدی سؤالات ارشد مهندسی خوردگی و حفاظت مواد آزاد ۱۳۹۲

سؤالات این گرایش ترکیبی از مفاهیم بنیادی، روابط الکتروشیمیایی و تحلیل مسائل صنعتی واقعی است. مهم‌ترین محورهای آزمون عبارت‌اند از:

• اصول الکتروشیمی خوردگی: شناخت واکنش‌های آندی و کاتدی، مفهوم سلول خوردگی، پتانسیل الکترودی، آند و کاتد، الکترولیت، جریان خوردگی و سازوکار تخریب الکتروشیمیایی فلزات.
• ترمودینامیک خوردگی: بررسی خودبه‌خودی بودن واکنش‌های خوردگی با استفاده از انرژی آزاد گیبس، معادله نرنست، پتانسیل تعادلی، سری گالوانیکی و دیاگرام‌های پوربه (Eh-pH) برای پیش‌بینی نواحی مصونیت، خوردگی و پسیویته.
• سینتیک خوردگی و پلاریزاسیون: مفهوم اضافه‌پتانسیل، پلاریزاسیون فعال‌سازی، غلظتی و اهمی، نمودارهای تافل، تعیین چگالی جریان خوردگی و تحلیل سرعت خوردگی از روی منحنی‌های پلاریزاسیون.
• خوردگی یکنواخت و موضعی: شناخت انواع خوردگی شامل خوردگی یکنواخت، گالوانیکی، شیاری، حفره‌ای، بین‌دانه‌ای، انتخابی، فرسایشی، سایشی و میکروبی.
• ترک‌خوردگی ناشی از محیط: بررسی پدیده‌هایی مانند ترک‌خوردگی تنشی (SCC)، تردی هیدروژنی، خستگی خوردگی و خوردگی تحت تنش در آلیاژهای مختلف.
• پسیویته و لایه‌های محافظ: تشکیل فیلم‌های اکسیدی پایدار روی فلزات، رفتار فلزات پسیوشونده مانند فولاد زنگ‌نزن، آلومینیوم و تیتانیم، و عوامل شکست لایه پسیو.
• روش‌های حفاظت در برابر خوردگی: حفاظت کاتدی با آند فداشونده یا جریان اعمالی، حفاظت آندی، استفاده از پوشش‌های فلزی و آلی، مهارکننده‌های خوردگی و کنترل شرایط محیط.
• پوشش‌ها و آبکاری: اصول پوشش‌دهی فلزی و غیرفلزی، گالوانیزه کردن، آبکاری الکتریکی، پوشش‌های رنگی و پلیمری، پوشش‌های تبدیلی و نقش آن‌ها در افزایش مقاومت به خوردگی.
• انتخاب مواد در محیط‌های خورنده: ارزیابی عملکرد فولادها، فولادهای زنگ‌نزن، آلیاژهای مس، آلومینیوم، نیکل و تیتانیم در محیط‌های اسیدی، قلیایی، دریایی و صنعتی.
• روش‌های آزمون و پایش خوردگی: آزمون‌های الکتروشیمیایی، آزمون اسپری نمک، کاهش وزن، اندازه‌گیری نرخ خوردگی، متالوگرافی و ارزیابی سطح تخریب.

روابط و مفاهیم مهم در مهندسی خوردگی

• معادله نرنست:

  $$E = E^circ - frac{RT}{nF}ln Q$$

  این رابطه پتانسیل الکترود را بر حسب غلظت گونه‌های شرکت‌کننده در واکنش بیان می‌کند.

• رابطه تافل:

  $$eta = a + b log i$$

  که در آن $eta$ اضافه‌پتانسیل و $i$ چگالی جریان است. این رابطه برای تحلیل سینتیک واکنش‌های خوردگی به‌کار می‌رود.

• نرخ خوردگی بر اساس کاهش وزن:

  $$CR = frac{K imes W}{A imes T imes ho}$$

  که در آن $W$ کاهش وزن، $A$ مساحت سطح، $T$ زمان، $ ho$ چگالی و $K$ ثابت تبدیل واحدها است.

• قانون فاراده در خوردگی و آبکاری:

  $$m = frac{MIt}{nF}$$

  این رابطه جرم فلز حل‌شده یا رسوب‌کرده را به شدت جریان، زمان و جرم اتمی مرتبط می‌کند.

انواع مهم خوردگی در سؤالات آزمون

• خوردگی گالوانیکی: هنگامی رخ می‌دهد که دو فلز غیرهم‌جنس در حضور یک الکترولیت با هم تماس الکتریکی داشته باشند.
• خوردگی حفره‌ای: نوعی خوردگی موضعی شدید که معمولاً در فلزات پسیوشونده و به‌ویژه در حضور یون کلرید دیده می‌شود.
• خوردگی شیاری: در نواحی بسته و کم‌تهویه مانند زیر واشر، درزها و اتصالات پیچ‌ومهره‌ای ایجاد می‌شود.
• خوردگی بین‌دانه‌ای: حمله ترجیحی در مرز دانه‌ها، معمولاً بر اثر رسوب ترکیباتی مانند کاربید کروم در فولاد زنگ‌نزن.
• ترک‌خوردگی تنشی: نتیجه اثر هم‌زمان تنش کششی و محیط خورنده خاص است و می‌تواند موجب شکست ناگهانی شود.

روش‌های اصلی حفاظت در برابر خوردگی

• حفاظت کاتدی: کاهش یا توقف خوردگی با تبدیل سازه به کاتد از طریق آند فداشونده یا اعمال جریان خارجی.
• حفاظت آندی: نگه داشتن فلز در ناحیه پسیو از طریق کنترل پتانسیل در برخی محیط‌های خاص.
• پوشش‌دهی: جداسازی سطح فلز از محیط خورنده با پوشش‌های فلزی، آلی، سرامیکی یا تبدیلی.
• افزودن مهارکننده‌ها: کاهش سرعت خوردگی از طریق مواد شیمیایی که واکنش آندی، کاتدی یا هر دو را کند می‌کنند.
• انتخاب صحیح ماده و طراحی مناسب: انتخاب آلیاژ مقاوم، حذف نواحی شکاف‌دار و پرهیز از تماس فلزات ناهم‌جنس.

جمع‌بندی

آزمون کارشناسی ارشد مهندسی مواد – گرایش مهندسی خوردگی و حفاظت مواد در سال ۱۳۹۲ بر تسلط داوطلب بر مبانی الکتروشیمی، تحلیل رفتار فلزات در محیط‌های خورنده و شناخت روش‌های مؤثر حفاظت تمرکز داشت. موفقیت در این گرایش نیازمند درک هم‌زمان ترمودینامیک، سینتیک، متالورژی و شرایط واقعی صنعتی است.

داوطلبی که بر مباحثی مانند واکنش‌های آندی و کاتدی، نمودارهای پوربه و پلاریزاسیون، انواع خوردگی موضعی، روش‌های حفاظت کاتدی و آندی، پوشش‌ها و مهارکننده‌ها تسلط داشته باشد، در تحلیل سؤالات این آزمون عملکرد بهتری خواهد داشت.

---

سؤالات متداول

مهندسی خوردگی و حفاظت مواد چه موضوعی را بررسی می‌کند؟

این گرایش به مطالعه سازوکارهای تخریب مواد در اثر محیط و همچنین طراحی روش‌های جلوگیری، کنترل یا کاهش خوردگی در تجهیزات و سازه‌ها می‌پردازد.

تفاوت ترمودینامیک و سینتیک خوردگی چیست؟

ترمودینامیک نشان می‌دهد آیا واکنش خوردگی امکان وقوع دارد یا نه، اما سینتیک مشخص می‌کند این واکنش با چه سرعتی پیش می‌رود.

نمودار پوربه چه کاربردی دارد؟

نمودار پوربه نواحی پایداری، خوردگی و پسیویته فلز را بر حسب pH و پتانسیل نشان می‌دهد و برای پیش‌بینی رفتار فلز در محیط‌های مختلف مفید است.

چرا فولاد زنگ‌نزن گاهی دچار خوردگی می‌شود؟

اگر لایه پسیو آن در محیط‌های حاوی کلرید، تنش، دمای بالا یا شرایط نامناسب متالورژیکی تخریب شود، فولاد زنگ‌نزن می‌تواند دچار خوردگی حفره‌ای، شیاری یا بین‌دانه‌ای شود.

حفاظت کاتدی در چه جاهایی کاربرد زیادی دارد؟

این روش به‌طور گسترده در خطوط لوله مدفون، مخازن زیرزمینی، اسکله‌ها، سازه‌های دریایی، کشتی‌ها و مخازن ذخیره استفاده می‌شود.

مهم‌ترین مباحث آزمون این گرایش کدام‌اند؟

الکتروشیمی خوردگی، پلاریزاسیون، انواع خوردگی، پوشش‌ها، مهارکننده‌ها، حفاظت کاتدی و آندی، و انتخاب مواد در محیط‌های خورنده از مهم‌ترین مباحث این آزمون هستند.

---

سوالات و پاسخ سوالات کارشناسی ارشد - بخش صد و پنجاه و نهم ( بیشتر ... )