Badania procesów powstawania i wzrostu pęknięć w dyfuzyjnych warstwach aluminiowych wytworzonych na stopie ŻS6U w warunkach zmęczenia cieplnego.

• Autorzy: Cieśla M. , Swadźba L. , Supernak W.

Warianty tytułu

EN

The analysis of initiation and growth of cracks in diffusion aluminium coatings on ŻS6U alloy in conditions of thermal fatigue.

• Konferencja: V Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Obróbka powierzchniowa" '2002, Częstochowa Kule, 18-20 wrzesień 2002
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy badań zmęczenia cieplnego superstopu na bazie niklu ŻS6U z aluminiowymi warstwami ochronnymi typu "Si-Al" i "Cr-Al". W pracy analizowano procesy powstawania i wzrostu pęknięć w warstwach dyfuzyjnych w warunkach oddziaływania cyklicznie zmiennej temperatury (500-950 stopni Celsjusza) przy jednoczesnym obciążeniu próbek stałą siłą osiową Fo. Przedstawiono wyniki numerycznych obliczeń rozkładów naprężeń w próbce z warstwą aluminiową. Umożliwiły one opracowanie modeli mechanicznego zachowania warstw, w oparciu o które wyjaśniono zróżnicowany charakter pękania warstw w przyjętych warunkach badań. Badania zmęczenia cieplnego realizowanego przy niższej składowej statycznej widma obciążenia Fo wykazały, że najwyższą trwałością charakteryzują się warstwy aluminiowe wytworzone w procesie typu "Si-Al" niezależnie od zastosowanych w badaniach grubości tych warstw. Okazało się ponadto, że trwałość warstw aluminiowych typu "Si-Al", w odróżnieniu od trwałości warstw typu "Cr-Al" maleje ze wzrostem składowej statycznej widma obciążenia zmęczeniowego.

EN

The paper deals with the analysis of thermal fatigue of nickel based ŻS6U super alloy with "Si-Al" and "Cr-Al" aluminium diffusion coatings. The processes of initiation and growth of cracks in diffusion coating in the conditions of cyclic changing temperature (500-950 degrees centigrade) and simultaneous Fo constant axial force loading have been analysed. The results of numerical calculations of stress distribution in the specimen with aluminium coatings have been presented. They enabled to elaborate the models of mechanical behaviour of coatings, which in turn helped to explain different character of cracks in the assumed experimental conditions. Thermal fatigue tests performed at lower static component of Fo loading spectrum proved that aluminium coatings obtained in course of "Si-Al" process show the highest lifetime irrespectively of their thickness. Moreover the lifetime of "Si-Al" aluminium coatings decreases together with the increase of static component of load fatigue spectrum unlike in case of "Cr-Al" coatings.

Słowa kluczowe

PL

analiza; pęknięcie; powstawanie pęknięć; wzrost pęknięć; warstwa aluminiowa dyfuzyjna; zmęczenie cieplne; superstop; widmo obciążenia

EN

analysis; crack; initiation of cracks; growth of cracks; diffusion aluminium coatings; thermal fatigue; superalloy; loading spectrum

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2002
• Tom: R. XXIII, nr 5
• Strony: 508--514
• Opis fizyczny: Bibligr. 16 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Cieśla M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Metalurgii i Transportu, Politechnika Śląska

autor

Swadźba L.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Metalurgii i Transportu, Politechnika Śląska

autor

Supernak W.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Metalurgii i Transportu, Politechnika Śląska

Bibliografia

• 1. Sieniawski J.: Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych. ‍Oficyna Wydawnicza Pol. Rzeszowskiej. 1995.
• 2. Sims T., Hagel W.: Żaroprocznyje spławy. (The Superalloys). Izd. Metałłuṛgija, Moskwa1976.
• 3. Decker R.F.: Strengthening Mechanism in Nickel-Base Superalloys. Climax Molybdenum Company Symposium, Zurich, May 5-6, 1969.
• 4. Mikułowski B.: Stopy żaroodporne i żarowytrzymałe, Wydawnictwa AGH, Kraków 1997.
• 5. Kołomycew P.T.: Gazowaja korozja i procznost nikieliewych spławów. Metalurgia Moskwa 1984.
• 6. Swadźba L.: Nowoczesne pokrycia żaroodporne na stopach niklu. Progres in Materials Science and Engineering, Konferencja Naukowa, Katowice-Ostrawa, 16-19.09.1993
• 7. Tamarin J. A.: Žarostojkije diffuzionnyje pokrytija łopatok GTD, Masinostroienie, Moskwa 1979.
• 8. Swadźba L.,Formanek B., Maciejny A.: Modified heat-resistant pprotective coatings for nickel-base superalloys, International Journal of Materials and Product Technology, v.8, No 2.3.3, 1993, Proceedings of the first east-West Symposium on Materials and Procesess, Helsinki Ed. M.A. Dorgham, Published by UNESCO.
• 9. Swadźba L., Mendala B., Hetmańczyk M.: Degradation of Aluminide, Chromium-Aluminide and Thermal Barrier Coatings in Conditions of Cyclic Thermal and Mechanical Loads. European Federation of Corrosion Publications Number 27. Frankfurt/Main,1999.
• 10. M.Cieśla: Analiza procesów pękania aluminiowych warstw żaroodpornych i ocena ich wpływu na trwałość stopu ZS6U w warunkach obciążeń o charakterze małocyklowym. Inżynieria Materiałowa nr 4,2000.
• 11. Okrajni J., Cieśla M., Swadźba L.: High-Temperature Low-Cycle Fatigue and Creep Behaviour of Nickel-Based Superalloys with Heat-Resistant Coatings. Fatigue and Fractute of Materials and Engineering Structures. 1998;21:947-954
• 12. Bressers J., Rmy L. (eds.): Fatigue under Thermal and Mechanical Loading, Kluwer Academics Publishers, Printed in Netherlands, 1995
• 13. M.Cieśla: Analiza procesu pękania żarowytrzymałego stopu niklu z aluminiową warstwą żaroodporną w warunkach obciążeń cieplnomechanicznych. Inżynieria Materiałowa nr 1997.
• 14. Cieśla, K. Mutwil: Metodyka modelowania naprężeń cieplnych w superstopie na bazie niklu z aluminiowymi warstwami ochronnym. XX Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała stałego. Polanica Zdrój, 2002.
• 15. Hancock P.,Chien H.H., Nicholls J.R., Stephenson D.J.: In Situ Measurements of the Mechanical Properties of Aluminide Coatings. Surface and Coatings Technology, 43/44, 1990, 359-370.
• 16. Veys A. J.M., Mevrel R.: ,,Influence of Protective Coatings on the Mechanical Properties of CMSX-2 and Cotac 784’, Materials Science and Engineering, Vol.88,1987, 253-260.