Functional properties of aluminide layer deposited on Inconel 713 LC Ni-based superalloy in the CVD process

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

Warianty tytułu

PL

Właściwości użytkowe warstwy aluminidkowej wytworzonej w procesie CVD na stopie niklu Inconel 713 LC

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper there was established the influence of temperature and process time on the functional properties of aluminide layer deposited on nickel based - Inconel 713 LC superalloy. The low-activity CVD processes were done at the temperature 760 and 1050°C during 4 and 8h. The effects of aluminizing were verified by the use of optical microscope (microstructure and depth layer); scanning electron microscope and energy dispersive spectroscope (chemical composition on the surface and cross-section of aluminide layer). The high temperature oxidation resistance of superalloy was a main criterion of aluminizing process effectiveness. Therefore, the isothermal oxidation tests were performed at the temperature 1150°C during 100h in air atmosphere. Surface topography of the aluminide layer was carried out after isothermal oxidation test. Hardness measurements on the cross-section of aluminide layer were performed before and after oxidation tests. On the grounds of obtained results it was found that aluminizing process temperature of 1050°C let to get a diffusion layer with a proper structure and properties. The temperature increase from 760°C to 1050°C and the time prolongation from 4 to 8 h improves the oxidation resistance of superalloy. The XRD analysis from the surface of aluminide layer has confirmed the presence of thermodynamically stable oxide layer Al(Cr)2O3 with good protective properties.

PL

W pracy określono wpływ parametrów procesu CVD (temperatura, czas) na właściwości użytkowe warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu z stopu niklu Inconel 713 LC. Proces niskoaktywny prowadzono CVD w temperaturze 760 i 1050°C oraz w czasie 4 i 8h. Efekty procesu aluminiowania weryfikowano w badaniach mikroskopowych (mikrostruktura i głębokość warstwy) oraz w badaniach składu chemicznego na powierzchni i przekroju warstwy. Jako kryterium efektywności procesu chemicznego osadzania z fazy gazowej przyjęto odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze. Wykonano próbę utleniania izotermicznego w temperaturze 1150°C i w czasie 100h w atmosferze powietrza. Prowadzono badania topografii powierzchni warstwy aluminidkowej po procesie utleniania izotermicznego. Określono rozkład twardości na przekroju warstwy przed i po procesie utleniania. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że temperatura procesu 1050°C pozwala uzyskać warstwę dyfuzyjną o prawidłowej budowie i właściwościach. Podwyższenie temperatury do 1050°C oraz zwiększenie czasu procesu aluminiowania do 8h powoduje znaczny wzrost żaroodporności. Analiza składu fazowego na powierzchni warstwy wykazała obecność zgorzeliny składającej się z termodynamicznie stabilnego tlenku Al(Cr)2O3 o dobrych właściwościach ochronnych.

Słowa kluczowe

EN

aluminide layer; low-activity CVD process; Inconel 713LC superalloy; oxidation resistance

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 1
• Strony: 187--192
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Yavorska M.

autor

Sieniawski J.

autor

Zielińska M.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszów University of Technology, 35-959 Rzeszów, 2 W. Pola Str. Poland

Bibliografia

• [1] J. Sieniawski, Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. Rzeszów 1995.
• [2] J. Sieniawski, Nickel and titanium alloys in aircraft turbine engines. Advances in Manufacturing Science and Technology 273, 23-34 (2003).
• [3] A. Onyszko, K. Kubiak, Method for production of single crystal superalloys turbine blades. Archives of Metallurgy and Materials 54, 765-771 (2009).
• [4] J. L. Gonzalerz-Carrasco, P. Perez, P. Adeva, J. Chao, Oxidation behaviour of an ODS NiAl-based intermetallic alloy. Intermetallics 7, 69-78 (2000).
• [5] C. J. Wang, S. M. Chen, Microstructure and cyclic oxidation behavior of hot dip aluminized coating on Ni-base superalloy Inconel 718. Surface & Coatings Technology 201, 3862-3866 (2006).
• [6] J. A. Haynes, Y. Zhang, K. M. Cooley, L. Walker, K. S. Reeves, B. A. Pint High-temperature diffusion barriers for protective coatings. Surface & Coatings Technology 188-189, 153-157 (2004).
• [7] L. Guangming, L. Meishaun, Ming Zhu, Z. Yanchun, Transient of alumina oxide scale on ß-NiAl coated on M38G alloy at 950 C. Intermetallics 15, 1285-1290 (2007).
• [8] S. L. Yang, F. H. Wang, Y. Niu, W. T. Wu, Isothermal oxidation of ß-NiAl alloy and sputtered coating at 1000 C in air. Material science forum 369-372, 361-368 (2001).
• [9] M. Zielinska, J. Sieniawski, M. Wierzbinska, Effect of modification of mi192 crostructure and mechanical properties of cobalt casting superalloy. Archives of Metallurgy and Materials 53, 887-893 (2008).
• [10] M. Yavorska, M. Poreba, J. Sieniawski, Kształtowanie mikrostruktury warstwy aluminidkowej na nadstopach niklu w niskoaktywnym procesie CVD Inżynieria Materiałowa 6, 749-752 (2008).
• [11] M. Yavorska, M. Zielinska, J. Sieniawski, Mikrostruktura oraz odporność na utlenianie izotermiczne warstwy aluminidkowej wytworzonej w niskoaktywnym procesie CVD na podłożu z nadstopu Inconel 713 LC. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji (przyjety do druku).
• [12] P. Skocovsky, T. Podrabsky, J. Belan, Degradacja w wyniku eksploatacji warstwy aluminiowo-krzemowej łopatek turbinowych wykonanych na bazie Ni. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 24 45-52 (2004).
• [13] T. Burakowski, T. Wierzchon, Inżynieria powierzchni Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1995.