Wpływ obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości żaroodpornych warstw aluminidkowych wytworzonych metodą CVD na stopie niklu Inconel 100

• Autorzy: Sitek R. , Sienkiewicz J. , Poręba M. , Matysiak H. , Kurzydłowski K. J.

Warianty tytułu

EN

Influence of thermal processing on microstructure and properties of heat resistant layers based on nickel aluminides created on the Inconel 100 nickel alloy in the CVD process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono wpływ umacniającej obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości warstw aluminidkowych wytworzonych na stopie niklu Inconel 100 w procesie wysokoaktywnego aluminiowania (CVD – Chemical Vapour Deposition) w temperaturze 950°C przez 4 h. W celu scharakteryzowania mikrostruktury warstw wykonano badania składu fazowego (XRD) i chemicznego (EDS) oraz morfologii (SEM). Wykazano, że wysokoaktywny proces aluminiowania nadstopu niklu Inconel 100 pozwala otrzymać ciągłą dyfuzyjną warstwę o grubości ok. 11 μm zawierającą fazę międzymetaliczną NiAl. Umacniająca obróbka cieplna składająca się z przesycania i starzenia elementów z warstwą NiAl w próżni powodowała wytworzenie mieszaniny faz NiAl + Ni3Al. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że warstwa poprawia odporność na utlenianie nadstopu Inconel 100 w temperaturze 950°C podczas wygrzewania do 576 h. Wykazano także, że nie obniża ona odporności na pełzanie nadstopu Inconel 100 w warunkach przyspieszonego pełzania w temperaturze 982°C przy naprężeniu 179,3 i 200 MPa.

EN

In the article influence of thermal post-processing on microstructure and properties of heat-resistant layers based on nickel aluminides were described. The layer was produced on Inconel 100 nickel alloy substrate in high activity aluminising process using the Chemical Vapour Deposition (CVD) method in temperature of 950°C with duration of 4 h. To characterise the microstructure of the produced layers the following tests were performed: phase composition test (X-Ray Diffraction – XRD), chemical composition test (Energy Dispersive Spectrometry – EDS), and morphology test (Scanning Electron Microscopy – SEM). It was found that Inconel 100 nickel alloy high-activity aluminising process allows to obtain a continuous diffusive layer containing an intermetallic phase NiAl of ca. 11 μm thickness. The post-processing heat treatment in of components with NiAl layers performed in the vacuum furnace allows to create a mixture of phases NiAl + Ni3Al. The results of the performed research works bring conclusion that the layers created at temperature of 950°C with duration of up to 576 hours allow to improve oxidation resistance of Inconel 100 nickel alloy. Additionally, it was found that they do not impair Inconel 100 nickel superalloy creep resistance at the accelerated creep conditions in the temperature of 982°C with the applied stress of 179.3 MPa and 200 MPa.

Słowa kluczowe

PL

nadstop niklu Inconel 100; fazy międzymetaliczne; warstwa żaroodporna; odporność na pełzanie; mikrostruktura; CVD

EN

nickel alloy Inconel 100; intermetallics layers; heat resistance layer; creep resistance; microstructure; CVD

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 2
• Strony: 62--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sitek R.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Sienkiewicz J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Poręba M.

• Katedra Materiałoznawstwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Matysiak H.

• Uczelniane Centrum Badawcze, Politechnika Warszawska

autor

Kurzydłowski K. J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Moustapha H., Zeleski M. F., Baines N. C., Japikse D.: Axial and radial turbines. Concepts NREC, White River Junction, Vt, USA (2003).
• [2] Agarwal D. C., Brill U.: High-temperature strength nickel alloy. Advanced Materials &Processes 158 (4) (2000) 31÷34.
• [3] Boutarek N., Saïdi D., Acheheb M. A., Iggui M., Bouterfaïa S.: Competition between three damaging mechanisms in the fractured surface of an Inconel 713 superalloy. Materials Characterization 59 (2008) 951÷956.
• [4] Barbosa C., Nascimento J. L., Caminha I. M. V., Abud I. C.: Microstructural aspects of the failure analysis of nickel base superalloys components. Engineering Failure Analysis 12 (2005) 348÷361.
• [5] El-Bagoury N., Waly M., Nofal A.: Effect of various heat treatment conditions on microstructure of cast polycrystalline IN738LC alloy. Materials Science and Engineering A 487 (2008) 152÷161.
• [6] Wanhill R. J. H.: Fatigue of air supply manifold support rod in military jet engines. Journal of Failure Analysis and Prevention 4 (1) (2004) 53÷61.
• [7] Mikułowski B.: Stopy żaroodporne i żarowytrzymałe. Wydawnictwa AGH, Kraków (1997).
• [8] Donachie M. J., Donachie S. J.: Superalloys – A technical guide (2nd edition). ASM International, Park Ohio (2002).
• [9] Sieniawski J.: Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów (1995).
• [10] Tamarin Y.: Protective coatings for turbine blades. ASM International, Park Ohio (2002).
• [11] Sitek R., Sikorski K., Sobczak J., Wierzchoń T.: Structure and properties of the multilayers produced in Inconel 600 by the PACVD method with the participation of trimethylaluminum vapours. Materials Science Poland 26 (3) (2008) 767÷777.
• [12] Garbacz H., Widlicki P., Wierzchoń T., Kurzydłowski K. J.: Effect of the Al2O3 + Ni-Al multilayers on the mechanical properties of Inconel 600 alloy. Surface and Coating Technology 200 (2006) 6206÷6211.
• [13] Noro J., Ramos A. S., Vieira M. T.: Intermetallic phase formation in nanometric Ni/Al multilayer thin films. Intermetallics 16 (2008) 1061÷1065.
• [14] Choux C., Kulińska A. J., Chevalier S.: High temperature reactivity of nickel aluminide diffusion coatings. Intermetallics 16 (2008) 1÷9.
• [15] Banerjee R.: Hardness of sputter deposited nanocrystalline Ni3Al thin films. Materials Letters 61 (2007) 609÷612.
• [16] PN-EN ISO 204:2009. Metale – Próba pełzania przy jednoosiowym rozciąganiu – Metoda badania.
• [17] Tacikowski M., Słoma J., Woźniak M., Wierzchoń T.: Structure of the Al-Ni intermetallic layers produced on nickel alloy by duplex treatment. Intermetallics 14 (2006) 123÷129.
• [18] Tacikowski M., Sitek R., Sikorski K., Wierzchoń T.: Structure of Al-Ni intermetallic composite layers produced on the Inconel 600 by the glow discharge enhanced-PACVD method. Intermetallics 17 (2009) 1098÷1104.
• [19] AMS 5397D. Alloy, castings, investment, corrosion and heat-resistant. Vacuum Melted, Vacuum Cast. As Cast.