Oxidation behavior of Co-Al-Mo-Nb and Co-Ni-Al-Mo-Nb new tungsten-free γ-γ′ cobalt-based superalloys

• Autorzy: Moskal G. , Migas D. , Mikuśkiewicz M. , Niemiec D. , Godzierz M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2017.9.5

Warianty tytułu

PL

Utlenianie nowych bezwolframowych nadstopów kobaltu Co-Al-Mo-Nb i Co-Ni-Al-Mo-Nb o strukturze typu γ-γ′

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the oxidation behavior of tungsten-free γ-γ’ Co-10-Al-5Mo-2Nb and Co-20Ni-10Al-5Mo-2Nb cobalt-based superalloys. This type of alloys is an alternative materials for tungsten contains alloys of Co-Al-W type with γ′- Co3(Al. W) intermetallic phase adequate to γ’- Ni3Al phase identified in Ni based superalloys. Applications of Mo and Nb as a replacement of W is related to tendency to lowering the density of alloys. The investigation included thermogravimetric studies up to 1200°C. The oxidized layer was evaluated, therein microstructure, chemical and phase composition analyses were performed using various methods, inclusive of x-ray diffraction, SEM/EDS analysis and light microscopy.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące zachowania się nowych nadstopów kobaltu Co-10Al-5Mo-2Nb i Co-20Ni-10Al-5Mo-2Nb i strukturze typu γ-γ` w warunkach utleniania. Ta grupa materiałów stanowi alternatywę dla stopów wolframowych o ogólnym wzorze Co-Al-W, w których fazą umacniająca jest faza międzymetaliczna typu γ’- Co3(Al, W), będąca odpowiednikiem fazy γ’- Ni3Al, identyfikowanej w nadstopach na bazie niklu. Wprowadzenie Mo i Nb jako zamienników W jest związane przede wszystkim z chęcią obniżenia gęstości stopów. Przedstawione badania obejmują badania termograwimetryczne do temperatury 1200°C. Ocenie poddano warstwę powstałych tlenków, ich mikrostrukturę, jak również skład chemiczny oraz skład fazowy. Zastosowano metody badawcze obejmujące analizę rentgenowską składu fazowego XRD, analizę mikrostruktury oraz składu chemicznego metodami SEM/EDS jak również ocenę mikrostruktury z zastosowaniem mikroskopii optycznej.

Słowa kluczowe

EN

tungsten-free cobalt based γ-γ’ superalloys; high temperature oxidation; thermogravimetric investigations

PL

bezwolframowe nadstopy kobaltu typu γ-γ’; utlenianie wysokotemperaturowe; badania termograwimetryczne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 9
• Strony: 318--322
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Moskal G.

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Science, Katowice

autor

Migas D.

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Science, Katowice

autor

Mikuśkiewicz M.

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Science, Katowice

autor

Niemiec D.

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Science, Katowice

autor

Godzierz M.

• Silesian University of Technology, Institute of Materials Science, Katowice

Bibliografia

• [1] Blaise J. M., P. Viatour, J. M. Drapier. 1970. “On the stability and precipitation of the Co3Ti phase in Co-Ti alloys”. Cobalt 49 : 192–195.
• [2] Bourhis Y., C. St. John. 1975. “Na2SO4 – and NaCl-Induced hot corrosion of six nickel-base superalloys”. Oxidation of Metals 9 : 507–528.
• [3] Chinen H., J. Sato, T. Omori, K. Oikawa, I. Ohnuma, R. Kainuma, K. Ishida. 2007. “New ternary Co3(Ge,W) with L12 structure”. Scripta Materialia 56 : 141-143.
• [4] Eliaz N., G. Shemesh , R. M. Latanision. 2002. “Hot corrosion in gas turbine components”. Engineering Failure Analysis 9 : 31-41.
• [5] Gurrappa I. 1999. “Hot Corrosion Behaviour of CM247 LC Alloy in Na2SO4 and NaCl Environments”. Oxidation of Metals 51 : 353-382.
• [6] Kobayashi S., Y. Tsukamoto, T. Takasugi. 2011. “Phase equilibria in the Co-rich Co-Al-W-Ti quaternary system”. Intermetallics 19 : 1908-1912.
• [7] Makineni S. K., B. Nithin, K. Chattopadhyay. 2014. “A new tungsten-free γ-γ’Co-Al-Mo-Nb-based superalloy”. Scripta Materialia 98 : 36-39.
• [8] Makineni S. K., B. Nithin, K. Chattopadhyay. 2015. “Synthesis of a new tungsten-free γ-γ’ cobaltbased superalloy by tuning alloying additions”. Acta Materialia 85 : 85-94.
• [9] McCreath C. G. 1983. “Environmental factors that determine hot corrosion in marine gas turbine rigs and engines”. Corrosion Science 23 : 1017-1023.
• [10] Sato J., T. Omori, K. Oikawa, I. Ohnuma, R. Kainuma, K. Ishida. 2006. “Cobalt-Base High-Temperature Alloys”, Science 312 : 90-91.
• [11] Sims C. T., C. W. Hagel. 1972. “The superalloys”, John Wiley & Sons, New York.
• [12] Sims C. T., N. S. Stoloff, W.C. Hagel. 1987. “Superalloys II”. John Wiley & Sons, New York.
• [13] Shinagawa K., H. Chinen, T. Omori, K. Oikawa, I. Ohnuma, K. Ishida, R. Kainuma. 2014. “Phase equilibria and thermodynamic calculation of the Co-Ta binary system”. Intermetallics 49 : 87-89.
• [14] Tang C., F. Pan, X. Qu, B. Duan, T. Wang, X. He. 2008. “Novel cobalt base superalloy and its high-temperature flow behavior”, Rare Metals 27 : 292-298
• [15] Viatour P., J. M. Drapier, D. Coutsouradis. 1973. “Stability of the γ’-Co3Ti compoundin simple and complex cobalt alloys”. Cobalt 3 : 67-74.
• [16] Yan H. Y., V. A. Vorontsov, D. Dye. 2014. “Alloying effects in polycrystalline γ’ strengthened Co-Al-W based alloys”. Intermetallics 48 : 44-53.
• [17] Zenk C. H., S. Neumeier, H. J. Stone, M. Goken. 2014. “Mechanical properties and lattice misfit of γ-γ’ strengthened Co-base superalloys in the Co-W-Al-Ti quaternary system”. Intermetallics 55 : 28-39.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).