Odporność na korozję wysokotemperaturową powłok Al-Si wytwarzanych na stopach TiAl

• Autorzy: Góral M. , Hetmańczyk M. , Swadźba L. , Mendala B. , Moskal G.

Warianty tytułu

EN

High-temperature corrosion resistance of Al-Si coatings deposited on TiAl alloys

• Konferencja: Ogólnopolska Szkoleniowa Konferencja Naukowo-Techniczna Promocje 2007 " Antykorozja : systemy - materiały - powłoki" (15 ; 18-20.04.2007 ; Ustroń, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jedną z metod wytwarzania powłok aluminidkowych na stopach żarowytrzymałych jest pokrywanie wodną zawiesiną zawierającą proszki metali Al i Si. Powłokę uzyskuje się poprzez zanurzanie lub natryskiwanie zawiesiny na elementy, a następnie dyfuzyjną obróbkę cieplną. Jako materiał podłoża wykorzystano stop na osnowie faz międzymetalicznych Ti-Al z 7% at. dodatkiem niobu. Powłoki uzyskano poprzez zanurzanie w zawiesinie o różnej zawartości krzemu. Po wysuszeniu próbki poddano obróbce dyfuzyjnej w atmosferze Ar w temperaturze 950oC. Badania metodą rentgenowskiej analizy fazowej wykazały że podstawowym składnikiem powłoki jest wysokoaluminiowa faza TiAl3. Stwierdzono także obecność różnego typu krzemków tytanu. W przypadku powłok uzyskanych z zawiesin o mniejszej zawartości krzemu (do 20% wag.) były to krzemki typu Ti5Si3, natomiast w powłokach z zawiesin wysokokrzemowych obecne były także krzemki typu Ti5Si4,TiSi2 oraz TiSi. Próby utleniania przeprowadzono w cyklach 24 godzinnych w temperaturze 900 i 950oC w powietrzu. Badania prowadzono dla wszystkich próbek z powłokami aluminidkowymi oraz dla próbek bez pokrycia. Stwierdzono łuszczenie się i odpadanie zgorzeliny z powierzchni stopu Ti46Al7Nb bez powłoki oraz znaczne ubytki jej masy w obu temperaturach. Na powierzchni próbek z powłokami ochronnymi powstała jasnożółta, przyczepna do podłoża zgorzelina. W strukturze powłok utlenianych w temperaturze 900oC nie stwierdzono istotnych zmian. W temperaturze 950oC doszło do silnej degradacji powłok ochronnych i powstania wielowarstwowej zgorzeliny. W przypadku powłoki uzyskanej z zawiesiny zawierającej wyłącznie Al miała ona budowę dwuwarstwową, złożoną z rutylu na zewnątrz i tlenku aluminium w strefi e wewnętrznej. W przypadku powłok uzyskanych z zawiesin zawierających krzem zgorzelina miała następującą budowę: TiO2/Al2O3/TiO2+Si.

EN

Deposition in water slurry containing Al and Si powders is one of the methods which is used to produce aluminide coatings on heat resistant alloys. The coating is obtained by immersing the alloy in the slurry or by spraying the slurry onto the elements, followed by diffusion heat treatment. A Ti-Al intermetallic-phase based alloy with a 7% at. niobium addition was used as the substrate. The coatings were obtained by immersion in a slurry with varied silicon content. Following drying, the samples were diffusion-treated in an Ar atmosphere at 950oC. An X-ray phase analysis found the aluminium-rich TiAl3 phase to be the main component of the coating. The presence of titanium silicides was also detected. Among the coatings obtained from the slurries with a lower aluminium content, (up to 20% wt) they were, for the most part, type Ti5Si3 silicides, while in the coatings from the slurries with a high-silicon content, types Ti5Si4,TiSi2 and TiSi silicides were shown to be present. The oxidation tests were conducted in 24-hour cycles at 900 and 950oC in air. All the aluminide coated samples as well as the uncoated ones were included in the testing schedule. Flaking and spalling of the scale was found to occur on the surface of the uncoated Ti46Al7Nb alloy sample and substantial weight loss was observed at both temperatures. A bright-yellow, base-adherent scale was formed on the surface of the coated samples. No signifi cant change was detected in the structure of the coatings oxidized at 900oC. At 950oC, however, a severe degradation took place and a multi-zoned scale was created. In the case of the coating deposited in the slurry containing pure Al, the scale was composed of two zones: the outer zone made up of rutile and the inner zone containing aluminium oxide, while the scale formed on the coatings obtained from the slurries with silicon content had the following structure: TiO2/Al2O3/TiO2+Si.

Słowa kluczowe

PL

powłoki aluminidkowe; stopy Ti-Al; odporność na utlenianie

EN

aluminide coatings; TiAl intermetallics; oxidation resistance

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2007
• Tom: nr 4
• Strony: 187--193
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., il

Twórcy

autor

Góral M.

autor

Hetmańczyk M.

autor

Swadźba L.

autor

Mendala B.

autor

Moskal G.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Katedra Nauki o Materiałach, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, tel. [phone],

Bibliografia

• 1. Loria E.: Quo vadis gamma titanium aluminide, Intermetallics, Volume: 9, Issue: 12, December, 2001, str. 997-1001.
• 2. Tetsui T.: Gamma Ti aluminides for nonaerospace applications, Current Opinion in Solid State & Materials Science, Volume: 4, Issue: 3, June, 1999, str. 243-248.
• 3. Tang Z., Niewolak L., Shemet V., Singheiser L., Quadakkers W.J., Wang F., Wu W.; Gil A.: Development of oxidation resistant coatings for γ-TiAl based alloys Materials Science and Engineering: A Volume: 328, Issue: 1-2, May, 2002, str. 297-301.
• 4. Gyo Jung Hwan; Ju Jung, Dong; Kim, Kyoo Young: Effect of Cr addition on the properties of aluminide coating layers formed on TiAl alloys, Surface and Coatings Technology Volume: 154, Issue: 1, May 1, 2002, str. 75-81.
• 5. Xiang Z.D., Rose S.R., Datta P.K.: Codeposition of Al and Si to form oxidationresistant coatings on γ-TiAl by the pack cementation process Materials Chemistry and Physics Volume: 80, Issue: 2, May 26, 2003, str. 482-489.
• 6. Xiong H.-P., Mao W., Xie Y.-H., Ma W.-L., Chen Y-F., Li X.-H., Li J.-P. et. al.: Liquidphase siliconizing by Al-Si alloys at the surface of a TiAl-based alloy and improvement in oxidation resistance Acta Materialia Volume: 52, Issue: 9, May 17, 2004, str. 2605-2620.
• 7. Li X.Y., Taniguchi S., Matsunaga Y., Nakagawa K., Fujita K.: Influence of siliconizing on the oxidation behavior of a γ-TiAl based alloy, Intermetallics, Volume: 11, Issue:
• 2, February, 2003, str. 143-150.
• 8. Mrowec S., Werber T.: Nowoczesne materiały żaroodporne. WNT Warszawa 1982
• 9. Jiang H., Hirohasi M., Lu Y.: Imanari H. Effect of Nb on the high temperature oxidation of Ti-(0-50 at.%)Al. Scripta Materiala 46 (2002) 639-643. 193
• 10. Dalibor V., Bartova B., Kubatik T.: High Temperature oxidation of titanium-silicon alloys, Materials Science and Engineering A, A364, 2003, pp 50-57
• 11. Xiang Z.D., Rose S.R., Datta, P.K.: Oxidation resistance of diffusion coatings formed by pack-codeposition of Al and Si on γ- TiAl Journal of Materials Science Volume: 39, Issue: 6, March 2004, pp. 2099-2106.