Modelowanie procesu zmęczenia cieplnego warstw aluminiowych stosowanych jako pokrycia ochronne łopatek silników turbinowych

• Autorzy: Cieśla M. , Plaza M.

Warianty tytułu

EN

Modelling of thermal fatigue of aluminium coatings applied as protective coatings for turbine engine blades

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Obróbka Powierzchniowa" (VI; 20-23.09.2005; Kule k. Częstochowy. Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy poddano analizie jeden z ważniejszych aspektów problematyki prognozowania trwałości materiałów warstwowo-niejednorodnych, jakim są warunki powstawania i wzrostu pęknięć zmęczeniowych w aluminiowych warstwach żaroodpornych ukonstytuowanych na żarowytrzymałym stopie niklu. Badania przeprowadzono dla dwóch typów warstw wytworzonych na stopie ZS6U metodą kontaktowo-gazowego krzemo-aluminiowania i chromoaluminiowania. Zastosowano metodę badań zmęczenia cieplnego próbek w zakresie temperatury 500oC&divie;950oC przy jednoczesnym obciążeniu ich stałą siłą osiową. Dla przyjętego modelu fizycznego w postaci próbki z warstwą żaroodporną opracowano na podstawie numerycznych obliczeń rozkładów naprężeń modele mechanicznego zachowania się warstw w warunkach oddziaływań cieplnomechanicznych. Pozwoliło to określić uwarunkowania w jakich zachodzą procesy pękania warstw aluminiowych w warunkach oddziaływania cyklicznie zmiennej temperatury.

EN

The study includes an analysis of one of the most significant aspects of forecasting the durability of materials inhomogeneous in terms of laminarity, such as the conditions of formation and growth of fatigue cracks in heat-resisting aluminium coatings situated on a high temperature creep resisting nickel alloy. Analyses have been carried out for two types of coatings formed on a ZS6U alloy by means of silicon-aluminizing and chromium-aluminizing pack cementation. Thermal fatigue of samples has been examined at temperatures between 500°C and 950°C combined with simultaneous loading of the samples with constant axial force. Based on numerical calculations of stress distributions, models of the aluminium coating's mechanical behaviour under the conditions of thermal-mechanical interactions have been developed within the study for the assumed physical model in the form of a sample covered with a heat-resisting coating. This allowed the determination of the conditions in which cracking of aluminium coatings takes place as a result of a cyclically variable temperature.

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 5
• Strony: 542--546
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cieśla M.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Katedra Mechaniki Materiałów

autor

Plaza M.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Katedra Mechaniki Materiałów

Bibliografia

• [1] Trietiaczenko G.N., Krawczuk Ł.W., Kuriat R.J., Wołoszczienko A. P., „Niesuszczaja sposobnost łopatok gazowych turbin pri niestacjonarnom tiepłowom i siłowom wozdjeistwii”, Izd. Naukowa Dumka, Kijów, 1975.
• [2] Sieniawski J.: Kryteria i sposoby oceny materiałów na elementy lotniczych silników turbinowych. Oficyna Wydawnicza Pol. Rzeszowskiej. 1995.
• [3] Okrajni J., Cieśla M., Swadźba L.: High-Temperature Low-Cycle Fatigue and Creep Behaviour of Nickel-Based Superalloys with Heat-Resistant Coatings. Fatigue and Fractute of Materials and Engineering Structures,1998;21: 947-954.
• [4] Cieśla M.: „Analiza procesów pękania aluminiowych warstw żaroodpornych i ocena ich wpływu na trwałość stopu ŻS6U w warunkach obciążeń o charakterze małocyklowym”, Inżynieria Materiałowa nr 4, 2000, s. 160-174.
• [5] Cieśla M., Swadźba L., Supernak W. „Badania procesów powstawania i wzrostu pęknięć w dyfuzyjnych warstwach aluminiowych wytworzonych na stopie ŻS6U w warunkach zmęczenia cieplnego”, Inżynieria Materiałowa nr 5, 2002, s. 508÷514.
• [6] Cieśla M.: „Zastosowanie metod modelowania w badaniach właściwości aluminiowych warstw ochronnych”, Oddany do druku: Inżynieria Materiałowa, 2005, VI Ogólnopolska Konferencja Naukowa- Obróbka Powierzchniowa.
• [7] Strang, E. Lang, R. Pichoir: Practical Implications of the Use of Aluminide Coatings for the Corrosion Protection of Superalloys in Gas Turbines, Materials Substitution and Recycling, AGARD Conference Proceedings SMP 356, 1983.
• [8] Hancock P., Chien H.H.,. Nicholls J.R., Stephenson D.J.: In Situ Measurements f the Mechanical Properties of Aluminide Coatings. Surface and Coatings Technology, 43/44, 1990, 359-370.
• [9] Rhys-Jones T.N.: Coatings for Blade and Vane Applications in Gas Turbines. Corrosion Science. Vol.29. No 6. pp 623-646, 1989.