Właściwości mechaniczne warstw kompozytowych na bazie faz międzymetalicznych NixAly, CrxAly i TixAly wytworzonych na jednofazowym stopie tytanu alfa

• Autorzy: Ossowski M. , Spychalski M. , Wierzchoń T.

Warianty tytułu

EN

Mechanical properties of intermetallic NixAly, CrxAly and TixAly type layers produced on titanium alpha alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Fazy międzymetaliczne na bazie aluminium są interesującym materiałem ze względu na ich małą gęstość, dużą wytrzymałość oraz żaroodporność wynikającą ze zdolności do tworzenia się na ich powierzchni ochronnej zgorzeliny tlenku aluminium Al2O3. Właściwości ochronne takiej zgorzeliny zależą głównie od jej jednorodności fazowej, co gwarantują jedynie fazy międzymetaliczne o dużej zawartości aluminium. Zastosowanie takich faz międzymetalicznych jako materiałów konstrukcyjnych jest niemożliwe lub w dużym stopniu ograniczone ze względu na ich skłonność do kruchego pękania oraz niską plastyczność. Perspektywicznym kierunkiem wykorzystania ochronnych właściwości faz międzymetalicznych na bazie aluminium jest ich wytwarzanie technikami inżynierii powierzchni w postaci warstwy wierzchniej na materiałach i elementach przeznaczonych do pracy w podwyższonej temperaturze. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury oraz właściwości mechanicznych warstw kompozytowych na bazie faz międzymetalicznych typu Ni xAly, CrxAly i Ti xAly wytworzonych na technicznym stopie tytanu. Badane warstwy otrzymano metodą hybrydową, łączącą wytwarzanie bimetalicznych powłok niklu, chromu i aluminium z obróbką w warunkach wyładowania jarzeniowego. Tak wytworzone warstwy charakteryzują się większą niż stop tytanu twardością, powyżej 900 HV0,1, mają charakter dyfuzyjny, zapewniający bardzo dobrą przyczepność do podłoża, jak również zwiększają odporność na zużycie przez tarcie obrabianego stopu. Ponadto opracowana metoda pozwala na wytworzenie tych warstw w temperaturze poniżej przemian fazowych dla większości stopów tytanu.

EN

Aluminium base intermetallic phases with their unique properties like low density, high mechanical strength, high melting temperature and resistance to oxidation at high temperature, are being extensively investigated at present. The mechanism of high temperature oxidation protection is based on the formation of a thermally-stable Al2O3 scale on their surfaces, which eliminates or at least reduces the diffusion of oxygen. Intermetallic phases with a high aluminium content which form a pure single phase alumina layer show the best protective performance. The factors limiting wider use of high aluminium intermetallics as constructional materials are chiefly related to their poor plasticity and liability to brittle fracture. The prospective direction of further investigation to take advantage of the unique properties of aluminium base intermetallics as surface layers produced on constructional, high temperature materials. The paper presents the investigation of the microstructure and mechanical properties of intermetallic Ni xAly, CrxAly and TixAly base surface layers produced on titanium Grade 2. The layers were produced by the hybrid method that combines the processes of producing bimetallic Ni, Cr and Al coatings by magnetron sputtering with a glow discharge treatment. The produced composite layers have a higher than titanium alloy hardness up to 900 HV0,1, a diffusion character which gives them great adhesion to the surface and high friction wear resistance. Moreover, the developed hybrid method allows one to produce these layers at temperature below the betatransus temperature for the majority of titanium alloys.

Słowa kluczowe

PL

tytan i jego stopy; fazy międzymetaliczne; aluminidki; inżynieria powierzchni; twardość; odporność na zużycie

EN

titanium alloys; intermetallic phases; aluminides; surface engineering; hardness; wear resistance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 3
• Strony: 197--201
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Ossowski M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Spychalski M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Leyens C., Peters M.: Titanium and titanium alloys: fundamentals and applications. Wiley-VCH, Weinheim (2003).
• [2] Król S.: Utlenianie stopów Ti-Al na osnowie faz międzymetalicznych. Studia i Monografie, z. 188, Politechnika Opolska, Opole (2006).
• [3] Bloyce A.: Surface engineering of titanium alloys for wear protection. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology June 1, 212 (6) (1998) 467÷476.
• [4] Bloyce A., Morton P. H., Bell T.: Surface engineering of titanium and titanium alloys. ASM Handbook, Volume 05 – Surface Engineering (1994).
• [5] Ossowski M., Morgiel J., Wierzchoń T.: Kształtowanie właściwości stopów tytanu przez wytworzenie warstw dyfuzyjnych typu Al2O3+fazy międzymetaliczne z układu Ti-Al. Inżynieria Materiałowa 6 (2009).
• [6] Ossowski M., Wierzchoń T.: Wytwarzanie dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na osnowie faz międzymetalicznych TixAly, NixAly oraz TixNiy na jednofazowym stopie tytanu alfa. Inżynieria Materiałowa 4 (2010).

Uwagi

PL

Praca została zrealizowana w ramach projektu MNiSzW nr.3582/B/T02/2008/35.