Problemy towarzyszące wytwarzaniu stopów na osnowie FeAl

• Autorzy: Szkliniarz W. , Kościelna A.

Warianty tytułu

EN

Problems accompanying of FeAl based alloys manufacturing

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule scharakteryzowano skład chemiczny i najważniejsze właściwości stopów na osnowie fazy międzymetalicznej FeAl o unikatowej odporności na działanie atmosfery utleniającej, nawęglającej i zawierającej związki siarki, konkurencyjnych ze względu na cenę i właściwości w stosunku do stali odpornych na korozję i kwasoodpornych, dla których stopy te mogą być zamiennikami. Opisano najważniejsze sposoby otrzymywania tych stopów oraz przedstawiono możliwości wytwarzania w warunkach krajowych metodą wytapiania i wielokrotnego przetapiania rafinującego w indukcyjnych piecach próżniowych. Wykazano, że w wyniku wytapiania i jednokrotnego przetapiania rafinującego w indukcyjnych piecach próżniowych, w tyglach wykonanych ze specjalnych materiałów ceramicznych, oraz odlewania do form grafitowych, przy zachowaniu odpowiednich warunków odlewania, można otrzymać wlewki o założonym składzie chemicznym, bardzo małej zawartości gazowych zanieczyszczeń (tab. 3-^5), nie wykazujące wyraźnych oznak segregacji składu chemicznego na przekroju (rys. 2). rStwierdzono, że stopy te charakteryzują się małą lejnością i dużym skurczem odlewniczym (rys. 5, tab. 7), co stwarza duże problemy technologiczne w procesie ich odlewania, skutkujące trudnościami z wypełnianiem wnęki formy, gruboziarnistością struktury pierwotnej (rys. 3, 4) oraz występowaniem we wlewkach głęboko zalegających defektów skurczowych (rys. 3, 4, tab. 6, 7). Pokazano, że zastosowanie nadlewu o odpowiedniej wysokości umożliwia otrzymanie wlewków o masie do 6 kg, charakteryzujących się gładką powierzchnią (rys. 6) z defektami skurczowymi zlokalizowanymi w nadlewie (rys. 7). Zmniejszenie w znaczący sposób we wlewkach badanego stopu głębokości zalegania defektów skurczowych i gruboziarnistości pierwotnej struktury wymaga dalszych badań i eksperymentów nad zmianą sposobów i parametrów odlewania oraz wyjaśnieniem modyfikującej roli mikrododatków Zr, C i B.

EN

In this paper chemical composition and the most important properties of FeAl based alloys were characterized. The alloys have outstanding resistance to high-temperature oxidation, carbonization and sulfidation and with regard for price and properties related to the corrosion resistant and acid resistant steels, FeAl based alloys could be a potential substitute of them. The most important methods of FeAl based alloys manufacturing was described. Possibility of FeAl based alloys production by casting and multiple refining remelting in vacuum induction furnaces in domestic conditions was also shown. It was determined, that as a result of melting and 1 time remelting in induction vacuum furnaces, in crucibles made of special ceramic materials and casting to the graphite moulds, with a suitable casting conditions, the alloy can be received about assumption chemical composition with a less content of impurities (tab. 3^5) and without distinct indication of chemical composition segregation (Fig. 2). It was determined, that research alloys have low castability and high casting shrinkage (Fig. 5, tab. 7). These create technological problems in casting process which result in difficulties with mould pouring, coarse-grained primary structure (Fig. 3, 4) and deep filling shrinkage defects (Fig. 3, 4, tab. 6, 7). It was shown, that hot top of ingot application, with suitable depth, enable obtainment of 6 kg ingots with good surface quality (Fig. 6) and shrinkage defects localized in hot top of ingot (Fig. 7). The significant decreasing of shrinkage defects filling depth and coarse-grained primary structure require further investigation and test of changing the method and casting parameters as well as explanation the modification role of Zr, C and B microalloing.

Słowa kluczowe

PL

stopy na osnowie FeAl; wytwarzanie stopów FeAl; metoda wytapiania; skład chemiczny stopów FeAl

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 2
• Strony: 72--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szkliniarz W.

autor

Kościelna A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii Politechniki Śląskiej,

Bibliografia

• [1] Bystrzycki J., Varin R. A., Bojar Z.: Postępy w badaniach stopów na bazie uporządkowanych faz międzymetalicznych z udziałem aluminium, Inżynieria Materiałowa 5 (1996) 137-149.
• [2] Deevi S. C., Sikka V. K.: Nickel and iron aluminides: an overview on properties, processing, and applications, Intermetallics 4 (1996) 357-375.
• [3] Maziasz P. J., Goodwin G. M., Alexander D. J., Viswanathan S.: Alloy Development and Processing Effects for FeAl Iron Aluminides: An Overview, International Symposium on Nickel and Iron Aluminides: Processing, Properties and Applications, Cincinnati, Ohio (1996) 157-174.
• [4] Dymek S.: Charakterystyka wysokotemperaturowych związków międzymetalicznych, Hutnik-Wiadomości Hutnicze 6 (1998) 208-223.
• [5] Stoloff N. S.: Iron aluminides: present status and future prospects, Materials Science and Engineering A258 (1998) 1-14.
• [6] Morris D. G., Munoz-Morris M. A., Chao J.: Development of high strength, high ductility and high creep resistant iron aluminide, Intermetallics 12 (2004) 821-826.
• [7] Praca zbiorowa pod red. Z. Bojara i W. Przetakiewicza: Materiały metalowe z udziałem faz międzymetalicznych, wyd. BEL Studio, Warszawa 2006.
• [8] Liu C. T., Sikka V. K., McKamey C. G.: Alloy Development of FeAl Aluminide Alloys for Structural Use in Corrosive Environments, Oak Ridge National Laboratory Report ORNL/TPM-12199, Oak Ridge, Tennessee (1993) 1-61.
• [9] Alexander D. J., Maziasz P. J., Wright J. L.: Processing and alloying effects on tensile and impact properties of FeAl alloys, Materials Science and Engineering A258 (1998) 276-284.
• [10] Liu C. T., George E. P., Maziasz P. J., Schneibel J. H.: Recent advances in B2 iron aluminide alloys: deformation, fracture and alloy design, Materials Science and Engineering A258 (1998) 84-98.
• [11] Sundar R. S., Baligidad R. G., Prasad Y. V. R. K., Sastry D. H.: Processing of iron aluminides, Materials Science and Engineering A258 (1998) 219-228.
• [12] George E. P., Baker I.: Thermal vacancies and the yield anomaly of FeAl, Intermetallics 6 (1998) 759-763.
• [13] Zhang W. J., Sundar R. S., Deevi S. C.: Improvement of the creep resistance of FeAl-based alloys, Intermetallics 12 (2004) 893-897.
• [14] Kupka M.: High temperature strengthening of the FeAl intermetallic phase-based alloy, Intermetallics 14 (2006) 149-155.
• [15] Sikka V. K., Wilkening D., Liebetrau J., Mackey B.: Melting and casting of FeAl-based cast alloy, Materials Science and Engineering A258 (1998) 229-235.
• [16] Yamaguchi M., Inui H., Ito K.: High-temperature structural intermetallics, Acta Materialia 48 (2000) 307-322.
• [17] Szkliniarz W., Mikuszewski T.: Wytwarzanie stopów na osnowie fazy międzymetalicznej FeAl metodami metalurgii próżniowej, Inżynieria Materiałowa 4-5 (2003) 155-159.
• [18] Bouayad A., Gerometta Ch., Belkebir A., Ambari A.: Kinetic interactions between solid iron and molten aluminium, Materials Science and Engineering A363 (2003) 53-61.