Mikrostruktura i odporność na utlenianie izotermiczne powłoki aluminiowej wytworzonej w niskoaktywnym procesie CVD na podłożu z nadstopu Inconel 713 LC

• Autorzy: Yavorska M. , Zielińska M. , Kubiak K. , Sieniawski J.

Warianty tytułu

EN

Microstructure and oxidation resistance of aluminide coating developed on Inconel 713 LC superalloy in low activity CVD process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) jest jedną z metod wytwarzania aluminidkowych powłok dyfuzyjnych na podłożu z żarowytrzymałych nadstopów niklu i kobaltu. W artykule określono warunki technologiczne i termodynamiczne procesu CVD wytworzenia żaroodpornych powłok dyfuzyjnych na powierzchniach zewnętrznych pióra łopatek turbin silników lotniczych oraz na powierzchniach wewnętrznych kanałów chłodzących. Na podłożu z nadstopu inconel 713 LC wytworzono powłokę aluminidkową. Proces aluminiowania metodą CVD prowadzono za pomocą urządzenia IonBond z użyciem gazu reakcyjnego A1C13. Analiza składu chemicznego i fazowego wykazała, że głównym składnikiem fazowym mikrostruktury powłoki jest faza międzymetaliczna NiAl. Twardość na przekroju dyfuzyjnej powłoki aluminidkowej wynosi od 420 do 590 HV0,5. Badania odporności na utlenianie izotermiczne prowadzono w temperaturze 950°C w czasie 529 h w piecu komorowym w atmosferze powietrza. Stwierdzono, że powłokę aluminidkową na wewnętrznej powierzchni kanału chłodzącego łopatki, o wymiarach 2x30 mm i długości 20 mm, cechuje mniejsza prędkość utleniania niż materiału podłoża - inconelu 713 LC.

EN

Chemical vapour deposition (CVD) process is widely used to produce oxidation resistant coatings on Ni base superalloys. One of the feature of this method is the possibility of forming a diffusion coating on external and internal surfaces of the cooling channels of the aircraft turbine blades. The aluminide coating was formed on a commercial superalloy - Inconel 713 LC. The alumin-izing process - CVD was realized by the use of IonBond equipment and A1C13 - reacting gas. The investigations of chemical and phase composition of the surface layer of aluminized samples showed that the main constituent of microstructure is an intermetallic phase NiAl. The hardness of the coating measured on the cross section of the samples was from 420 to 590 HV0.5. The isothermal oxidation tests were performed at 950°C, during 529 h in the air atmosphere. It was proved that the developed aluminide layer on the internal surface of the cooling channel (with dimensions of 2x30 width and 20 mm length) of the turbine blades decreases the rate of oxidation of Inconel 713 LC superalloy.

Słowa kluczowe

PL

powłoka aluminiowa; proces CVD; Inconel 713 LC; faza NiAl

EN

aluminide coatings; CVD process; NiAl phase; Inconel 713 LC

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 30, nr 1
• Strony: 83--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Yavorska M.

autor

Zielińska M.

autor

Kubiak K.

autor

Sieniawski J.

• Katedra Materiałoznawstwa, Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Gonzalerz-Carrasco J. L., Pérez P., Adeva P., Chao J., Oxidation behaviour of an ODS NiAl-based intermetallic alloy, Intermetallics, 2000, 7, s. 69 - 78.
• [2] Goward G. W., Progress in coatings for gas turbine airfoils, Surface and Coatings Technology, 2000, 108- 109, s. 73 - 79.
• [3] 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, 2002, 155, s. 67-79.
• [4] Höglund L., Agren J., Analisys of the Kirkendall effect, marker migration and pore formation, Acta Materialia, 2001, 52, s. 1311 - 1317.
• [5] Kim H. J., Walter M. E., Characterization of the degraded microstructures of a platinum aluminide coating, Materials Science and Engineering, 2003, A360, s. 7 - 17.
• [6] Paul A., van Dal M. J. H., Kodentsov A. A., van Loo F. J. J., The Kirkendall effect in multiphase diffusion, Acta Materialia, 2004, 52, s. 623 - 630.
• [7] Pint B. A., The role of chemical composition on the oxidation performance of aluminide coatings, Surface & Coatings Technology, 2004, 188 - 189, s. 71 - 78.
• [8] Poulikkas A., An overview of current and future sustainable gas turbine technologies, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2005, 9, s. 409 - 443.
• [9] Sieniawski J., Nickel and titanium alloys in aircraft turbine engines. Advances in Manufacturing Science and Technology, 2003, 27, 3, s. 23 - 34.
• [10] Sieniawski J., Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych, Rzeszów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej 1995.
• [11] Strandlund H., Larsson H., Paul A., van Dal M. J. H., Kodentsov A. A., van Loo F. J. J., Prediction of Kirkendall shift and porosity in binary and ternary diffusion couple, Acta Materialia, 2004, 52, s. 4659 - 4703.
• [12] Tamarin Y., Protective coatings for turbine blades, ASM International, USA, 2002.
• [13] Wang C. J., Chen S. M., Microstructure and cyclic oxidation behavior of hot dip aluminized coating on Ni-base superalloy Inconel 718, Surface & Coatings Technology, 2006, 201, s. 3862-3866.
• [14] Wright I. G., Gibbons T. B., Recent developments in gas turbine materials and technology and their implications for syngas firing, International Journal of Hydrogen Energy, 2007, 32, s. 3610-3621.
• [15] Yavorska M., Poręba M., Sieniawski J., Kształtowanie mikrostruktury warstwy aluminidkowej na nadstopach niklu w niskoaktywnym procesie CVD, Inżynieria Materiałowa, 2008, 29, 5, s. 33 -38.