Influence of chemical composition of nickel based superalloy on the formation of aluminide coatings

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

Warianty tytułu

PL

Wpływ składu chemicznego nadstopu niklu na budowę warstwy aluminidkowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the present work was to determine the influence of chemical composition of the nickel based superalloy on the thickness and microstructure of aluminide layer obtained in the CVD low activity process. For this purpose cylindrical samples were cut from the rods and castings made of commercially produced nickel superalloys: Inconel 713LC, Inconel 625, Inconel 738LC, Inconel 100, Inconel 718. The surface of the samples was ground up, degreased and cleaned. Than samples were placed in the retort and aluminized. The low activity process of aluminizing at the presence of AlCl3 and H2 was conducted. The cross -sections of aluminide coatings were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). There was established that a chemical composition of superalloy influences the microstructure and thickness of aluminide layer. Higher total concentration of superalloy elements such as Cr, Mo, W, Ti which segregate in the diffusion zone decrease the thickness of aluminide layer.

PL

Celem niniejszej pracy było określenie wpływu składu chemicznego nadstopów niklu na głębokość i mikrostrukturę warstwy aluminidkowej wytworzonej w niskoaktywnym procesie CVD. Do badań przyjęto pięć gatunków nadstopów niklu, najczęściej stosowanych do wytwarzania łopatek turbin silników lotniczych: Inconel 713LC, Inconel 625, Inconel 738LC, Inconel 100, Inconel 718. Z prętów i odlewów wycięto próbki walcowe, które następnie szlifowano, piaskowano i odtłuszczono. Następnie próbki umieszczono w retorcie i poddano procesowi aluminiowania. Niskoaktywny proces aluminiowania prowadzono w temperaturze 1050°C w obecności AlCl3 i H2. Badania mikrostruktury prowadzono na przekrojach poprzecznych uzyskanych warstw przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w detektor EDS. Stwierdzono, że skład chemiczny nadstopu wpływa na mikrostrukturę i głębokość wytworzonej warstwy. Większa sumaryczna zawartość składników stopowych tj. Cr, Mo, W, Ti, które segregują się w strefie dyfuzyjnej powoduje zmniejszenie głębokości warstwy aluminidkowej.

Słowa kluczowe

EN

nickel based superalloys; CVD process; aluminide coatings

PL

nadstopy niklu; proces CVD

• 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: 193--197
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zielińska M.

autor

Sieniawski J.

autor

Yavorska M.

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

Bibliografia

• [1] J. Sieniawski, Nickel and titanium alloys in aircraft turbine engines, Advances in Manufacturing Science and Technology 27, 3, 23-34 (2003).
• [2] J. R. Davis, Heat-Resistant Materials. ASM Speciality Handbook.
• [3] Y. Tamarin, Protective coatings for turbine blades. ASM International, 2002.
• [4] B. Sudhangshu, High temperature coatings. Butterworth-Heinnemann, Oxford 2007.
• [5] M. Hetmanczyk, L. Swadzba, B. Mendala, Advanced materials and protective coatings in aero-engines application, JAMME 24, 1, 372-381 (2007).
• [6] C. Choux, A. J. Kulinska, S. Chevalier, High temperature reactivity of nickel aluminide coatings, Intermetallics 16, 1-9 (2008).
• [7] C.-H. Bai, Y.-J. Luo, C.-H. Koo, Improvement of high temperature oxidation and corrosion resistance of superalloy IN-738LC by pack cementation, Surface and coating Technology 183, 74-78 (2004).
• [8] F. S. Pettit, G. W. Goward, High temperature corrosion and use of coatings for protection, The Metallurgical Society of AIME, 603-619 (1981).
• [9] A. Onyszko, K. Kubiak, Method for production of single crystal superalloys turbine blades, Archives of Metallurgy and Materials 54, 3, 765-771 (2009).
• [10] M. Zielinska, K. Kubiak, J. Sieniawski, Surface modification, microstructure and mechanical properties of investment cast superalloy, JAMME 35, 1, 55-62 (2009).
• [11] M. Yavorska, M. Poreba, J. Sieniawski, Development of microstructure of aluminide layer on Ni-base superalloys in the low-activity CVD process, Materials Engineering 6, 749-752 (2008).
• [12] M. Poreba, W. Ziaja, K. Kubiak, Microstructure and heat resistance of aluminide coating developed on Rene 77 superalloy in low activity CVD process, Materials Engineering 6, 745-748 (2008).
• [13] M. Zielinska, J. Sieniawski, M. Wierzbinska, Effect of modification on microstructure and mechanical properties if cobalt casting superalloy, Archives of Metallurgy and Materials 53, 3, 887-893 (2008).
• [14] N. Voudouris, Ch. Christoglou, G. N. Angelopouos, Formation of aluminide coatings on nickel by a fluidized bed CVD process, Surface and Coatings Technology 141, 275-282 (2001).
• [15] G. W. Goward, D. H. Boone, Mechanisms of Formation of diffusion Aluminide Coatings on Nickel-Base Superalloys, Oxidation of Metals, 3, 1, 475-495 (1971).
• [16] Y. Q. Wang, G. Sayre, Synthesis of simple and platinum-modified aluminide coatings on cobalt (Co)-base superalloys via a vapor phase aluminizing process, Surface and Coatings Technology 2003, 256-263 (2008).