Beneficial influence of CaO coatings on high temperature oxidation of nickel or cobalt base alloys

• Autorzy: Aïdrous H. , Cieniek Ł. , Halem N. , Kusiński J. , Petot C. , Petot-Ervas G.

Warianty tytułu

PL

Korzystny wpływ powłok CaO w procesach wysokotemperaturowego utleniania stopów na bazie niklu lub kobaltu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Oxidation experiments were performed in air, in the temperature range 800÷1200°C. They show that CaO sputter coatings on nickel polycrystals have a beneficial influence on both oxidation rates and metal/oxide adherence. The experiments have been analysed taking into account the thermodynamic and transport properties of Ca-doped Ni1–xO single crystals. It appears that the key feature of using CaO coatings are the shift of the Ni/ Ni1–xO phase boundary to higher PO2, the kinetic demixing processes which control the distribution of the cations through the oxidation scale, the localised calcium enriched region near grain boundaries and the blocking effects due to CaO precipitates near the original metal surface position. In view of this analysis and of the comparable properties of Ca-doped Co1–xO and Ni1–xO single crystals, it must be expected that CaO coatings have also a beneficial influence on the oxidation of cobalt base alloys.

PL

W pracy przeprowadzono eksperymenty utleniania w powietrzu, w temperaturze z zakresu 800÷1200°C. Pokazują one, że powłoki CaO napylone na powierzchnie polikryształów niklu mają korzystny wpływ zarówno na szybkość utleniania, jak i na przyczepność warstwy tlenkowej do podłoża metalicznego. Eksperymenty przeanalizowano z punktu widzenia termodynamiki i własności przewodzących domieszkowanych Ca monokryształów Ni1–xO. Wydaje się, że kluczowymi korzyściami stosowania powłok CaO są: przesunięcie granicy faz Ni/Ni1–xO do wartości niższych PO2, procesy kinetycznej separacji kontrolujące rozkład kationów w warstwie tlenkowej, obecność obszarów miejscowo wzbogaconych wapniem w pobliżu granic ziaren i działanie blokujące wydzieleń CaO w pobliżu wyjściowej powierzchni metalu. W świetle przeprowadzonej analizy oraz wyników badań sugerujących podobieństwo własności domieszkowanych Ca monokryształów Ni1–xO i Co1–xO, należy spodziewać się, że powłoki CaO mają także korzystny wpływ na utlenianie stopów na bazie kobaltu. Słowa kluczowe

Słowa kluczowe

EN

high temperature oxidation; CaO coatings; Ca-doped Ni1–xO; Ca-doped Co1–xO; single crystals; transport properties

PL

wysokotemperaturowe utlenianie; powłoki CaO; domieszkowane Ca monokryształy Ni1–xO; własności przewodzące

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 2
• Strony: 67--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fig.

Twórcy

autor

Aïdrous H.

• Physico-Chimie des matériaux, Université Mouloud Mammeri, 15000 Tizi Ouzou, Algeria

autor

Cieniek Ł.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Halem N.

• Physico-Chimie des matériaux, Université Mouloud Mammeri, 15000 Tizi Ouzou, Algeria

autor

Kusiński J.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Petot C.

• Matériaux Fonctionnels pour l’énergie,CNRS/SPMS, SRMA/CEA, Ecole Centrale Paris, 92295 Châtenay-Malabry (France)

autor

Petot-Ervas G.

• Matériaux Fonctionnels pour l’énergie,CNRS/SPMS, SRMA/CEA, Ecole Centrale Paris, 92295 Châtenay-Malabry (France)

Bibliografia

• [1] Chadwick A. T., Taylor R. J.: Trace element effects in oxidation. The influence of cerium on grain boundary transport in nickel oxide. Solid State Ionics 12 (1984) 343÷351.
• [2] Atkinson A., Sman D. W.: Transport of nickel and oxygen during the oxidation of nickel and dilute nickel/chromium alloy. Rapport Harwell ARERE R 12762 (1987). J. Elec. Chem Society (1987) 2886÷2893.
• [3] Gonzalez J. J., Oquab D., Pieraggi B.: Influence d’alcalino-terreux sur l’oxydation du nickel. Thesis N°1050. Institut National Polytechnique, Toulouse (1995).
• [4] Halem N., Abrudeanu M., Petot-Ervas G.: Al effect in transport properties of nickel oxide and its relevance to the oxidation of nickel. Materials Science and Engineering B 176 (2011) 1002÷1009.
• [5] Cieniek L.: Influence of the temperature and the oxygen partial pressure on the microstructure and electrical properties of Ca doped CoO and NiO single crystal. PhD Thesis, AGH University of Science and Technology in Krakow, Poland and ECP-SPMS, Chatenay Malabry, France (2007).
• [6] Cieniek L., Kusinski J., Petot-Ervas G., Petot C.: Microstructure and high temperature transport properties of Ca-doped nickel oxide. Journal of Microscopy 237 (2010) 329÷332.
• [7] Ruello P., Petot-Ervas G., Petot C.: Electrical conductivity and Thermopower of uranium dioxide. J. Am. Ceram. Soc 88 (2005) 604÷611.
• [8] Kofstad P.: Nonstoichiometry, diffusion and electrical conductivity in binary oxides. Wiley Interscience (1972).
• [9] Kusinski J., Petot-Ervas G., Petot C., Jouffrey B., Schattschneider P.: Microstructure and nanochemistry of Ca-doped cobalt oxide single crystals. Materials Chemistry and Physics 81 (2003) 308÷311.
• [10] Wagner C.: The distribution of cations in metal oxide and metal sulphide solutions formed during the oxidation of alloys. Corrosion Science 9 (1969) 91÷109.
• [11] Petot-Ervas G., Petot C., Monceau D.: Kinetic Demixing of solute cations in alumina single crystals during cooling. Journal of the American Ceramic Society 78 (1995) 2314÷2320
• [12] Monceau D., Petot C., Petot-Ervas G.: Kinetic demixing profile calculation in oxide solid solutions under a chemical potential gradient. Solid State Ionics 45 (1991) 231÷235.
• [13] Wagner C.: Equations for transport in solid oxides and sulfides of transition metals. Progress in Solid State Chemistry 10 (1975) 3÷16.
• [14] Atkinson A., Pummery F., Monty C. in Simkowitch G., Stubican Y. (Eds.): Transport properties in nonstoichiometric compounds. Plenum Press, New York 29 (1985) 359÷370.