Pokrycia ochronne na bazie fazy TiAl3 modyfikowane krzemem uzyskane na stopie TiAlCrNb metodą Arc-PVD

• Autorzy: Moskal G. , Swadźba L. , Hetmańczyk M.

Warianty tytułu

EN

Aluminide coatings modified by Si obtained on TiAlCrNb intermetallic alloy by Arc-PVD method

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja "Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchni" (III; 3-6.10.2006; Łódź-Spała, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań związane z kształtowaniem struktury i właściwości warstwy wierzchniej stopu międzymetalicznego Ti-48Al-2Cr-2Nb poprzez wytworzenie, metodą Arc-PVD, pokrycia żaroodpornego typu TiAlSi. Zaproponowano rozwiązanie, polegające na zastosowaniu metody Arc-PVD i przy jej pomocy wytworzeniu na powierzchni stopu pokrycia zbudowanego z fazy Ti(Al,Si)3 oraz faz krzemkowych Ti-Si. Otrzymane pokrycie charakteryzowała się grubością rzędu 30-40 um i zbudowana byłą z dwóch podwarstw. Warstwę zewnętrzną, o grubości ok. 35 um, tworzyła zawierająca krzem faza TiAl3. Drugą strefę stanowiła warstwa przejściowa o grubości ok. 5 (am, utworzona z ziarn słupkowych faz TiAl2 oraz fazy Ti(Al,Si)3. Przeprowadzono także próby odporności na utlenianie izotermiczne krótkotrwałe (950°C/200 godzin), cykliczne krótkotrwałe (950°C/2400 cykli - 200 godzin) i cykliczne długotrwałe (950°C/60 cykli -1380 godzin). Stop podłoża charakteryzuje się niezadowalającą odporność na utlenianie izotermiczne oraz cykliczne, co wynika z wytworzenia zgorzeliny złożonej z mieszaniny tlenków AI2O3 i Ti02. Żaroodporność próbek z pokryciem jest wyższa niż w przypadku stopu podstawowego. Powstała zgorzelina ma mniejszą grubością, a dominującym jej składnikiem jest pożądany tlenek A1203. Korzystny wpływ zastosowanego pokrycia, na poprawę żaroodporności stopu podstawowego, wynika z obecności bogatej w aluminium oraz krzem fazy TiAk oraz krzemków tytanu typu TisSi3 również o wysokiej żaroodporności i dodatkowo zmniejszającej skłonność do utleniania tytanu.

EN

In this article results of microstructural investigations and oxidation resistant of aluminide coating modified by Si was presented. Protective TiAISi type coating were deposited by Arc-PVD method. This type of protective coating contained two sublayers. Outside layer had a thickness 35 um and contained TiAl3 phase modified by Si as main component. The second layer was found as transition area between TiAl3 outside layer and surface of TiAlCrNb substrate. The thickness of inside sublayer was 5um. This area was build from "fingerlike" grains of TiAl2 phase and TiAl3 rich in Si. Results of the long- and short-time cyclic and isothermal oxidation tests of based intermetallic Ti-48-2-2 alloy with and without oxidation resistance coating modified by Si was showed as well. Isothermal oxidation were carried out at 950°C by 200 hours in laboratory air. Short-time cyclic oxidation tests were carried out at 950°C too. The heating and cooling time was 5 minutes (3°C/s). The total of 2400 cycles were performed. Long-term cyclic oxidation tests were carried out at 950°C as well. Heating time was 23 hours and cooling was made in static air. The total of 60 cycles were performed (1380h). It is seen from results of three types of oxidation tests that Ti-Al-Si coatings improve the oxidation resistance of TiAl alloy in all conditions of performed tests. The effect of this type diffusion coatings to improve oxidation behaviour was attributed to the surface layer consisting of TiAl3. Concerning the structure of the modified aluminide layer, the effect of silicon addition is the generation a new Ti-Si intermetallic phases and subsequently aluminium rich zone on the surface of substrate alloy.

Słowa kluczowe

PL

pokrycie ochronne na bazie fazy TiAl3; modyfikacja krzemem; stop TiAlCrNb; metoda Arc-PVD

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 5
• Strony: 1140--1143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Moskal G.

autor

Swadźba L.

autor

Hetmańczyk M.

• Moskal, G. - Katedra Nauki o Materiałach, Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] Austin C.M., Kelly T.J., McAllister K.G., Chesnutt J.C., Aircraft engine applications for gamma titanium aluminide, "Structural Intermetallics 1997", Publications of TMS, edited by Nathal M.V., Darolia R., Liu C.T., Martin P.L., Mirakle D.B., Wagner R., Yamaguchi M. (1997), pp. 413-425.
• [2] Śmiałek J.L., Nesbitt J.A., Brindley W.J., Brady M.P., Doychak J., Service limitations for oxidation resistance intermetallic compounds, High Temperaturę Ordered Intermetallic Alloys VI, MRS Symposium Proceedings, Vol. 364, ed. By J.A. Horton, I. Baker, S. Hanada, Rd. Noebe, D.S. Schwartz, pp. 1273-1284.
• [3] Fergus J.W., Dang B., Gale W.F., Effect of Alloying Additions on łonie Transport and Phase Distribution in Oxide Scales Formed During the Oxidation of Gamma Titanium Aluminide Alloys, Electrochemical Society Proceedings, Vol. 2001 - 12, pp. 38-48.
• [4] L. Swadźba, A. Maciejny, B. Mendala, G. Moskal, G. Jarczyk, Structure and Resistance to Cyclic Oxidation of Al-Si Diffusion Coatings Deposited by Arc-PVD on TiAlCrNb Alloy, Surface and Coatings Technology 165 (2003) 273-280
• [5] L. Swadźba, M.Hetmańczyk, B. Mendala, G. Moskal, G. Jarczyk, Long-time Cyclic Oxidation of Al-Si Diffusion Coating Deposited by Arc-PVD on TiAlCrNb Alloy, Surfach and Coatings Technology 184 (2004) 93-101.
• [6] G. Moskal, M. Gorał, L. Swadźba, B. Mendala, G. Jarczyk, Characterization of TiAlSi coating deposited by Arc-PVD method on TiAlCrNb intermetallic base alloy, Defect and Diffusion Forum Vol.237-240, pp. 1153-1156.
• [7] Nicholls J.R., Bennett M.J., Cyclic oxidation - guidelines for test standardization, aimed at the assessment of sernice behavior, Materials at High Temperatures, 17 (3), 2000, pp.413-428.