Oxidation performance of Co–Al–W and Co–Ni–Al–W new type of γ-γʹ cobalt-based superalloys

• Autorzy: Moskal G. , Migas D. , Tomaszewska A. , Mikuszewski T. , Maciąg T. , Godzierz M. , Niemiec D.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2017.4.2

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka utleniania nowych nadstopów typu γ-γʹ na bazie kobaltu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Cobalt-based superalloys are class of new heat-resistant materials for components of turbine engines. The γ-γʹ phase microstructure similar to nickel-based analogue, provide excellent creep resistance as well as resistance to corrosion and oxidation. Superior high temperature resistance drives intensive development of Co-based superalloys. The aim of paper is assessment of high temperature oxidation behaviour of Co–9Al–9W and Co–20Ni–7Al–7W alloys in as-cast state. The non-isothermal oxidation performance of Co–9Al–9W and Co–20Ni–7Al–7W alloys was studied using thermogravimetric method up to 1200°C. The thermogravimetric analysis was carried out under argon atmosphere with heating rate 5°C/min. The scale morphology after high temperature oxidation test was investigated. The evaluation of scale concerned macrostructure, microstructure, chemical and phase composition of surface after high temperature oxidation tests. Surface of tested alloys after oxidation was characterized using X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and light microscopy (LM). Co–20Ni–7Al–7W was characterized by slightly better high temperature oxidation resistance than basic Co–9Al–9W alloy. The surface stability in elevated temperature is important factor in case of components undergoing elevated temperature. This paper shows possibilities of these alloys for high temperature service.

PL

Intensywny rozwój silników lotniczych napędza poszukiwania nowych materiałów żarotrwałych, zdolnych do pracy w coraz trudniejszych warunkach. Efektem tych poszukiwań są nowe nadstopy typu γ-γʹ na bazie kobaltu, charakteryzujące się większą odpornością na utlenianie w wysokiej temperaturze od obecnie stosowanych odpowiedników na bazie niklu. Celem pracy było scharakteryzowanie utleniania nadstopu kobaltu Co–20Ni–7Al–7W w podwyższonej temperaturze i porównanie go z nadstopem bazowym Co–9Al–9W. Praca objęła badania kinetyki utleniania wysokotemperaturowego w warunkach nieizotermicznych metodą grawimetryczną oraz analizę składu chemicznego, fazowego i mikrostruktury powstałej zgorzeliny.

Słowa kluczowe

EN

high temperature oxidation; cobalt based γ-γʹ superalloys; thermogravimetry

PL

utlenianie wysokotemperaturowe; nadstopy kobaltu typu γ-γʹ; termograwimetria

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 38, nr 4
• Strony: 163--169
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., fig., tab.

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

Tomaszewska A.

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

autor

Mikuszewski T.

• Silesian University of Technology, Institute of Metals Technology, Katowice

autor

Maciąg T.

• Silesian University of Technology, Institute of Metals Technology, Katowice

autor

Godzierz M.

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

autor

Niemiec D.

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

Bibliografia

• 1. Kuzucu V., Ceylan M., Celik H., Aksoy I.: Phase investigation of a cobalt base alloy containing Cr, Ni, W and C. Journal of Materials Processing Technology 74 (1998) 137÷141.
• 2. Zupanic F., Boncina T., Krizman A., Tichelaar F. D.: Structure of continuously cast Ni-based superalloy Inconel 713C. Journal of Alloys and Compounds 329 (2001) 290÷297.
• 3. Chinen H., Sato J., Omori T., Oikawa K., Ohnuma I., Kainuma R., Ishida K.: New ternary compound Co3(Ge, W) with L12 structure. Scripta Materialla 56 (2007) 141÷143.
• 4. Titus M. S., Suzuki A., Pollock T. M.: High temperature creep of new L12-containing cobalt-base superalloys. Superalloys (2012) 823÷832.
• 5. Pollock T. M., Dibbern J., Tsunekane M., Zhu J., Suzuki A.: New Co-based γ-γ′ high-temperature alloys. JOM 62 (2010) 58÷63.
• 6. Sato J., Omori T., Oikawa K., Ohnuma I., Kainuma R., Ishida K.: Cobalt-base high-temperature alloys. Science (2006) 90÷91.
• 7. Sims C. T., Stoloff N. S., Hagel W. C.: Superalloys II. John Wiley & Sons, New York (1987) 135÷163.
• 8. Kainuma R., Ise M., Jia C.-C., Ohtani H., Ishida K.: Phase equilibria and microstructural control in the Ni–Co–Al system. Intermetallics 4 (1996) 151÷158.
• 9. Bauer A., Neumeier S., Pyczak F., Göken M.: Microstructure and creep strength of different γ/γ′-strengthened Co-base superalloy variants. Scripta Materialla 63 (2010) 1197÷1200.
• 10. Ooshima M., Tanaka K., Okamoto N. L., Kishida K., Inui H.: Effects of quaternary alloying elements on the γ′ solvus temperature of Co–Al–W based alloys with fcc/L12 two-phase microstructures. Journal of Alloys and Compounds 508 (2010) 71÷78.
• 11. Xu Y. T., Xia T. D., Yan J. Q., Zhao W. J.: Effect of alloying elements on oxidation behavior of Co–Al–W alloys at high temperature. The Chinese Journal of Nonferrous Metals (2010) 2168÷2177.
• 12. Zhong F., Fan F., Shusuo L., Jiangbo S.: High temperature oxidation behaviour of novel Co–Al–W–Ta–B (Mo, Hf, Nb) alloys with a coherent γ/γ′-dominant microstructure. Progress in Natural Science: Materials In¬ternational 26 (2016) 600÷612.
• 13. Yan H. Y., Vorontsov V. A., Dye D.: Alloying effects in polycrystalline γ′ strengthened Co–Al–W based alloys. Intermetallics 48 (2014) 44÷53.
• 14. Yan H. Y., Vorontsov V. A., Dye D.: Effect of alloying on the oxidation behavior of Co–Al–W superalloys. Corrosion Science 83 (2014) 382÷395.
• 15. Klein L., Shen Y., Killian M. S., Virtanen S.: Effect of B and Cr on the high temperature oxidation behavior of novel γ/γ′-strengthened Co-base superalloys. Corrosion Science 53 (2011) 2713÷2720.
• 16. Stewart C. A., Rhein R. K., Suzuki A., Pollock T. M., Levi C. G.: Oxide scale formation in novel γ-γ′ Co-based alloys. Superalloys 2016: Proceed¬ings of the 13th International Symposium on Superalloys (2016) 992÷999.
• 17. Smoleńska H., Kończewicz W.: Analiza własności napawanych laserowo powierzchni przylgni zaworów wylotowych silników okrętowych po korozji w powietrzu i w gazach spalinowych. Inżynieria Materiałowa 3 (27) (2006) 536÷539.
• 18. Mróz A., Jakubowicz J., Gierzyńska-Dolna M., Wiśniewski T., Wendland J.: Wpływ technologii wytwarzania wyrobów ze stopu Co28Cr6Mo na ich właściwości fizyczne, mechaniczne i odporność korozyjną/ Inżynieria Materiałowa 1 (36) (2015) 2÷8.

Uwagi

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