Mikrostruktura warstw aluminidkowych wytworzonych w procesie CVD na podłożu z nadstopu niklu Inconel 713C

• Autorzy: Kosieniak E. , Sitek R. , Zdunek J. , Kurzydłowski K. J.

Warianty tytułu

EN

Microstructure of Al-Ni intermetallic layers on nickel super alloy Inconel 713C produced by CVD process

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aluminide surface layers on Inconel 713C Ni-base superalloy obtained by low- and high-activity CVD processes were described. The thickness of the layers and their microstructure and of base material were studied on crosssections using light and scanning electron (SEM) microscopes. Analyses of chemical composition were carried out on the cross-sections by EDS spectrometer and the phase content was investigated by X-ray diffraction (XRD). The surface topography was characterized using VEECO scanning profile meter. The volume fraction of y' precipitates has been calculated and their shape was described using processing software. The hardness and microhardness by the Vickers method was determined for base material and on cross-sections of the layers. The results obtained showed the difference in the thickness of layers obtained in low- and high-activity CVD processes. The X-ray diffraction analyses showed that the basic phase component of the layers is NiAl intermetallic phase. It has been also found that the CVD method used here allows controlling morphology and average size of !? precipitates in aluminide surface layers on Inconel 713 and in turn to tune-up their mechanical properties and creep resistance.

PL

W artykule omówiono procesy nakładania aluminidkowych warstw typu: NiAl + Ni3Al wytworzonych metodą CVD w procesie nisko- i wysokoaktywnym na podłożu nadstopu niklu Inconel 713C. Grubość warstw, ich mikrostrukturę oraz mikrostrukturę materiału podłoża określono na przekroju poprzecznym za pomocą mikroskopu świetlnego oraz skaningowego elektronowego (SEM). Skład chemiczny warstwy oraz materiału podłoża określono również na przekroju poprzecznym za pomocą spektrometru EDS. Skład fazowy zbadano metodą rentgenowskiej analizy fazowej (XRD). Topografia powierzchni została scharakteryzowana za pomocą profilometru skaningowego firmy VEECO. Udział objętościowy oraz kształt fazy y' określono za pomocą metod analizy obrazu w programie ImageProAnalyzer. Twardość materiału bazowego oraz otrzymanych warstw wierzchnich określono za pomocą makro- i mikrotwardościomierza na przekroju poprzecznym. Otrzymane wyniki wskazały na zróżnicowaną grubość warstw otrzymanych w procesie nisko- i wysokoaktywnym. Stwierdzono, że proces kształtowania, aluminidkowej warstwy NiAl może mieć wpływ na morfologię koherentnej fazy y' a to z kolei może się przekładać na właściwości mechaniczne oraz wytrzymałość na pełzanie w wysokiej temperaturze.

Słowa kluczowe

EN

heat treatment; super alloy Inconel 713C; CVD process; Al-Ni intermetallic layers

PL

obróbka cieplno-chemiczna; nadstop niklu Inconel 713C; proces CVD; warstwa aluminidkowa Al-Ni

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4
• Strony: 1042--1045
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kosieniak E.

autor

Sitek R.

autor

Zdunek J.

autor

Kurzydłowski K. J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• [1] Schafrik R., Sprague R.: Superalloy technology – A perspective on critical innovations for turbine engines. Key Engineering Materials 380 (2008) 113-134.
• [2] Ges A., Palacio H., Versaci R.: Inconel 713C Characteristic properties optimized through different heat treatments. Journal of Material Science 29 (1994) 3572-3576.
• [3] Yavorska M., Poręba M., Sieniawski J.: Kształtowanie mikrostruktury warstwy aluminidkowej na nadstopach niklu w niskoaktywnym procesie CVD. Inżynieria Materiałowa 6 (2008) 749-752.
• [4] Mastromateo F., Mammoliti F., Giannozzi M., Romanelli M., Ficorilli D.: Metal temperature map determination of a serviced gas turbine bucket and comparision with FEM temperature distribution. Proceedings of ASME Turbo Expo 2006 Power of Land, Sea, and Air; May 8-11, 2006, Spain, Barcelona (2006).
• [5] Zupaniĉ F., Bonĉina T., Kiržman A., Tichelaar F. D.: Structure of continuously cast Ni-based superalloy Inconel 713C. Journal of Alloys and Compounds 329 (2001) 290-297.
• [6] Tacikowski M., Słoma J., Woźniak M., Wierzchoń T.: Structure of the Al-Ni intermetallic layers produced on nickel alloy by duplex treatment. Intermetallics 14 (2006) 123-129.
• [7] Donachie M. J., Donachie S. J.: Superalloys: A technical guide: ASM International.
• [8] Sitek R., Matysiak H., Ferenc J., Kurzydłowski K. J.: Structure and properties of nikel aluminide layers on INCONEL 100. Materials Science Forum 636-637 (2010) 1011-1018.
• [9] Garbacz H., Widlickil P., Wierzchoń T., Kurzydłowski K. J.: Effect of the Al2O3 + Ni-Al multilayer on the mechanical properties of Inconel 600 alluy. Surfach & Coatings Technology 200 (2006) 6206-6211.
• [10] Sieniawski J.: Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów (1995).
• [11] Paul S. Prevey: Current Applications of X-ray diffraction residual stress measurement. Developments in Materials Characterization Technologies, eds. G. Vander Voort & J. Friel, ASM International, Materials Park OH, (1996) 103-110.
• [12] Paul S. Prevey: X-ray diffraction residual stress techniques. Metals Handbook 10. Metals Park: American Society for Metals (1986) 380-392.
• [13] Hornbach D. J., Prevey P. S., Blodgett M.: Practical application of nondestructive residual stress measurements by X-ray diffraction. ASN Fall Conference, Las Vegas, NV, Nov. 15-16, 2004.
• [14] Strona internetowa firmy IonBond: www.ionbond.com.