The influence of grain size of Ni3Al alloy on cavitation wear of Ni3Al intermetallic after cold rolling and recovery during incubation period

• Autorzy: Zasada B. , Zarański Z. , Jasionowski R.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wielkości ziarna na zużycie kawitacyjne w okresie inkubacji intermetalu Ni3Al po walcowaniu i rekrystalizacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Study of the grain size influence on cavitation wear of Ni3Al-based alloy with additives of zirconium and boron, after homogenization annealing, cold-rolling and heat-treatment, is presented in this work. Samples with grain size of 5, 20 or 40 ~m were obtained as a result of application of different plastic working and heat treatment parameters. Cavitation wear tests were performed with a beam impact test station. Based on the results of complex structural and topographic analysis, the mechanism of the destruction of the surface layer due to the cavitation, has been described. We have observed that initial microcracks and material decrements were created at the grain boundaries zones. Further devastation of investigated alloy surface is an effect of material strengthening and spallation in the critically deformed areas or whole grains. Results of cavitation tests of investigated Ni3Al-based alloy have not shown significant grain size influence on this type of erosive resistance. While, it was found that Ni3Al-based alloys after plastic working and heat treatment posses cavitation resistance similar to Ni3Al and FeAl alloys in as-cast state. Additionally, investigated Ni3Al-based alloy has demonstrated better cavitation resistance during incubation period in comparison to aluminum alloys, copper alloys and widely applied steels.

PL

W pracy przedstawiono analizę wpływu wielkości ziarna w stopie na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al na rozwój zużycia kawitacyjnego w okresie inkubacji. Badania prowadzono na stopie Ni3Al z dodatkiem boru i cyrkonu, w stanie po wygrzewaniu ujednorodniającym, przeróbce plastycznej i cieplnej. W wyniku kontrolowanego procesu walcowania i rekrystalizacji badanego stopu na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al uzyskano wielkość ziarna osnowy na poziomie 5, 20 lub 40 um. Badania odporności na zużywanie kawitacyjne przeprowadzono na stanowisku pomiarowym typu strumieniowo-uderzeniowego. Na podstawie przeprowadzonych kompleksowych badań strukturalnych i topograficznych opisano mechanizm niszczenia warstwy wierzchniej poddanej oddziaływaniu erozji kawitacyjnej. Zaobserwowano, że pierwsze mikropęknięcia i ubytki materiału, w wyniku oddziaływania strumienia cieczy roboczej, powstają w strefach granic ziaren. Dalsze niszczenie powierzchni analizowanego stopu następuje na skutek umacniania i wypadania krytycznie odkształconych obszarów lub całych ziaren. Na podstawie przeprowadzonych badań zużycia kawitacyjnego w okresie inkubacji nie odnotowano istotnego wpływu wielkości ziarna na ten typ erozji. Stwierdzono natomiast, że stopy po przeróbce plastycznej i cieplnej wykazują porównywalną odporność na zużycie kawitacyjne do odlewniczych intermetali Ni3Al i FeAl. Odnotowano, że analizowany stopy w okresie inkubacji, charakteryzuje się lepszą odpornością na zużycie kawitacyjne w porównaniu ze stopami aluminium, miedzi oraz powszechnie wykorzystywanymi stalami.

Słowa kluczowe

EN

Ni3Al-based alloy; cavitation wear; grain size; plastic working and heat treatment

PL

osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al; zużycie kawitacyjne; wielkość ziarna; przeróbka plastyczna i cieplna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 650--653
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zasada B.

autor

Zarański Z.

autor

Jasionowski R.

• Department of Advanced Materials and Technology, Military University of Technology,

Bibliografia

• [1] Szkodo M.: Erozja kawitacyjna materiałów konstrukcyjnych metalowych. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk (2008).
• [2] Steller K.: Pojęcia podstawowe, ze szczególnym uwzględnieniem pojęć dotyczących maszyn hydraulicznych. Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk (1982) 140/1057/82.
• [3] Głowacka M., Hucińska J.: Stan badań nad niszczeniem kawitacyjnym stopów metali i ich ochroną przed tym procesem. Inżynieria Materiałowa 2 (2001) 79-85.
• [4] Bugała R., Szkodo M.: Zależność przebiegu krzywych niszczenia od frakcyjnego rozkładu obciążeń kawitacyjnych. Conference proceedings (in Polish), Krajowa Konferencja Dobór i Eksploatacja Materiałów Inżynierskich, 22th-25th September, Jurata 1997 (1997) 221-227.
• [5] Steller K.: O mechanizmie niszczenia materiałów podczas kawitacji. Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk (1983) 175/1107/83.
• [6] Hucińska J.: Erozja kawitacyjna w świetle struktury materiałów metalowych. Politechnika Gdańska, Gdańsk (1977) (Ph.D. Thesis).
• [7] Krzysztofowicz T.: Wpływ zjawiska kawitacji na zmiany własności fizycznych materiałów konstrukcyjnych. Politechnika Gdańska, Gdańsk (1967) (Ph.D. Thesis).
• [8] Tasak E.: Powierzchniowe zniszczenie i zmiany struktury metali wywołane kawitacyjnym oddziaływaniem cieczy. Akademia Górniczo Hutnicza, Kraków (1974) (Ph.D. Thesis).
• [9] Kusiński K., Tasak E., Kędzierski Z.: Kawitacyjne uszkodzenie powierzchni metalu pod działaniem ultradźwięku. Zeszyty Naukowe AGH 352, Kraków (1972).
• [10] Liu C. T., Sikka V. K.:. Nickel aluminides for structural use. JOM 38 (5) (1986) 19-21.
• [11] Deevi S., Sikka V.: Nickel and iron aluminides: an overview on properties, processing, and applications. Intermetallics 4 (1996) 357-375.
• [12] Bystrzycki J., Varin R., Bojar Z.: Postępy w badaniach stopów na bazie uporządkowanych faz międzymetalicznych z udziałem aluminium. Inżynieria Materiałowa 5 (1996)137-148.
• [13] Johnson M. L., Mikkola D. E., Wright R. N.: Cavitation erosion and abrasive wear of Ni3Al alloys. Intermetallics 3 (1995) 389-396.
• [14] Aoki K., Izumi O.: Improvement in room temperature ductility of the intermetallic compound Ni3Al by boron addition. Nippon Kinzoku Gakkaishi 43 (1979) 1190-1196.
• [15] Zasada D., Bojar Z., Jasionowski R.: Badanie mechanizmu inicjowania procesu erozji kawitacyjnej wybranych stopów na osnowie fazy międzymetalicznej Ni3Al. Problemy Eksploatacji 1 (2006) 241-248.
• [16] Zasada D., Bojar Z., Jasionowski R.: Badanie mechanizmu inicjowania procesu erozji kawitacyjnej stopu odlewniczego na bazie fazy międzymetalicznej Ni3Al. Biuletyn WAT LV 3 (2006) 235-242.
• [17] Zasada D., Bojar Z., Jasionowski R.: Zużycie kawitacyjne i erozyjne wybranych intermetalicznych stopów odlewniczych na osnowie Ni3Al. Archiwum Odlewnictwa 18 (2006) 349-356.
• [18] Jasionowski R., Przetakiewicz W., Zasada D.: Odporność na erozję kawitacyjną wybranych stopów na osnowie faz międzymetalicznych FeAl i Ni3Al. Inżynieria Materiałowa 3 (2006) 160-163.