Wytwarzanie dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na osnowie faz międzymetalicznych TixAly, NixAly oraz TixNiy na jednofazowym stopie tytanu alfa

• Autorzy: Ossowski M. , Wierzchoń T.

Warianty tytułu

EN

Producing on titanium alpha diffusive surface layers on the basis of intermetallic phases: TixAly, NixAly, TixNiy with the use of duplex method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stopy tytanu ze względu na właściwości: małą gęstość, wysoką odporność korozyjną, wysoką wytrzymałość właściwą, znajdują coraz szersze zastosowanie w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i energetycznym. Zakres zastosowania tych materiałów jest jednak w dużej mierze ograniczony niską odpornością na zużycie przez tarcie oraz utlenianie w temperaturze ?600°C, stąd też opracowywane są technologie wykorzystujące techniki inżynierii powierzchni, mające na celu wytwarzanie stabilnych termicznie, odpornych na utlenianie wysokotemperaturowe warstw powierzchniowych, zwiększających zakres zastosowania oraz trwałość elementów wykonanych z tych stopów. W artykule przedstawiono badania związane z wytwarzaniem dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na bazie faz międzymetalicznych z układów Ti-Al, Ni-Al na modelowym jednofazowym stopie tytanu Grade 2 z wykorzystniem metod hybrydowych, łączących procesy nanoszenia powłok metalicznych Al, Ni z obróbką w warunkach wyładowania jarzeniowego. Wytworzenie warstwy na bazie faz międzymetalicznych ma na celu zwiększenie ochrony przed korozją wysokotemperaturową, twardości powierzchniowej i odporności na zużycie przez tarcie obrabianych stopów tytanu. Zaprezentowano wyniki badań mikrostruktury, składu fazowego oraz chemicznego, warstw wytworzonych przez obróbkę jarzeniową rożnych rodzajów powłok metalicznych.

EN

Titanium alloys due to their unique and advantageous properties like: low density, high corrosion resistance or high specific strength are becoming more and more widely applied in the aviation, automotive as well as power industry. However, the scope of titanium alloys applications is to a great extent limited on account of their low resistance to frictional wear and oxidation in temperatures ?600°C, thus technologies utilizing surface engineering techniques are being developed which aim at producing thermally stable and resistant to high temperature oxidizing surface layers that increase the scope of application and life-span on elements made of these alloys. This article presents research related to producing diffusive surface layers on titanium and its alloys on the basis of intermetallic phases of TixAly, NixAly, based on hybrid methods that join processes of producing metallic coatings Al, Ni by magnetron sputtering with glow discharge treatment. Producing of layers on the basis of intermetallic phases is aimed at increasing protection against high temperature corrosion, surface hardness, resistance to frictional wear of treated titanium alloys. The results of examinations of microstructure, phase and chemical composition of layers produced by the method of glow discharge treatment of various types of metallic coatings on titanium alloys as well as chosen properties of these layers will be presented.

Słowa kluczowe

PL

warstwy powierzchniowe; fazy międzymetaliczne; aluminidki tytanu; aluminidki niklu; stopy tytanu; zgrzewanie dyfuzyjne; inżynieria powierzchni; utlenianie jarzeniowe; mikrostruktura; skład fazowy

EN

surface layers; intermetallic phases; titanium aluminides; nickel aluminides; titanium alloys; diffusion bonding; surface engineering; glow discharge oxidizing; microstructure; phase composition

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 4
• Strony: 1142--1146
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Ossowski M.

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska,

Bibliografia

• [1] Leyens C., Peters M.: Titanium and titanium alloys: fundamentals and applications. Wiley-VCH, Weinheim, (2003).
• [2] Lutering G., Williams J. G.: Titanium. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2003).
• [3] Król S.: Mechanizmy i kinetyka utleniania tytanu oraz wybranych stopów tytanu. Studia i Monografie, Wyższa Szkoła Inżynierska w Opolu, Opole, (1994).
• [4] Stauhoff G.: Intermetallics. VCH, Verlagsqesellschaft mGH, Weinheim, (1995).
• [5] Loria E. A.: Gamma titanium aluminides as prospective structural materials. Intermetallics 8 (2000) 1339-1345.
• [6] Bojar Z., Przetakiewicz W.: Materiały metalowe z udziałem faz międzymetalicznych. BEL Studio, Warszawa (2006).
• [7] Massalski T. B.: Binary alloy phase diagrams. Praca zbiorowa pod redakcją, wydanie drugie, ASM International (1990).
• [8] Król S.: Utlenianie stopów Ti-Al na osnowie faz międzymetalicznych. Studia i Monografie, z. 188, Politechnika Opolska, Opole (2006).
• [9] Klöwer J., Brill U., Heubner U.: High temperature corrosion behavior of nickel aluminides: effects of chromium and zirconium. Intermetallics 7 (1999) 1183-1194.
• [10] Gong U. S., Xu H., Yu Q., Zhou Ch.: Oxidation behavior of TiAl-TiAl/SiC gradient coatings on gamma titanium aluminides. Surface and Coatings Technology 130 (2000) 128-132.
• [11] Liu Z., Wang G.: Improvement of oxidation resistance of γ-TiAl at 800 and 900°C in air by TiAl2 coatings. Mat. Sci. and Eng. A 397 (2005) 50-57.
• [12] Izumi T., Nishimoto T., Narita T.: Formation and oxidation behaviour of Ni2Al3 coating on heat-resistant Ti-alloy. Intermetallics 13 (2005) 615- 619.
• [13] Wang Y., Chen W., Wang L.: Microindentation and erosion properties of thermal sprayed NiAl intermetallic-based alloy coatings. Wear 254 (2003) 350-355.
• [14] He J. L., Yu C. H., Leyland A., Wilson A. D., Matthews A.: A comparative study of the cyclic thermal oxidation of PVD nickel aluminide coatings. Surface and Coatings Technology 155 (2002) 67-79.
• [15] Goral M., Swadzba L., Moskal G., Hetmanczyk M., Tetsui T.: Si-modified aluminide coatings deposited on Ti46Al7Nb alloy by slurry method. Intermetallics 17 (11) (2009) 965-967.
• [16] Xu L., Cui Y. Y., Hao Y. L., Yang R.: Growth of intermetallic layer in multi-laminated Ti/Al diffusion couples. Materials Science & Engineering A 435-436 (5) (2006) 638-647.
• [17] Wierzchoń T., Garbacz H., Ossowski M.: Scructure and properties of Ti- Al intermetallic layers produced on titanium alloys by duplex treatment. Material Science Forum 475-479 (2005) 3883-3886.
• [18] Ossowski M., Morgiel J., Wierzchoń T.: Kształtowanie właściwości stopów tytanu przez wytworzenie warstw dyfuzyjnych typu Al2O3 + fazy międzymetaliczne z układu Ti-Al. Inżynieria Materiałowa 6 (2009) 482- 486.
• [19] Tacikowski M., Sloma J., Wozniak M., Wierzchon T.: Structure of the Al-Ni intermetallic layers produced on nickel alloy by duplex treatment. Intermetallics 14 (2) (2006) 123-129.
• [20] Ossowski M., Trzaska M., Psoda M., Wierzchoń T.: Struktura i właściwości warstw z faz międzymetalicznych z układu Ti-Ni wytwarzanych metodą hybrydową na stopie tytanu Ti6Al4V. Inżynieria Powierzchni 4 (2008) 31- 36.
• [21] Predel B., Landolt-Bornstein: Group IV Physical Chemistry – Phase Equilibria. Crystallographic and Thermodynamic Data of Binary Alloys, Volume 5 - Electronic Materials and Semiconductors, Springer – Verlag (1991÷1998).