Wpływ warunków aluminiowania metodą CVD z użyciem dodatkowego generatora wewnętrznego na mikrostrukturę wytworzonych warstw

• Autorzy: Nowotnik A. , Góral M. , Pytel M. , Dychtoń K. , Rokicki P. , Sieniawski J.

Warianty tytułu

EN

Influence of CVD aluminizing on the microstructure using additional internal generator of aluminium

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Aluminiowanie metodą CVD należy do najbardziej zaawansowanych procesów obróbki powierzchniowej łopatek turbin gazowych i silników lotniczych. Rosnące znaczenie dyfuzyjnych warstw aluminidkowych jako międzywarstw dla powłokowych barier cieplnych (TBC) determinuje prowadzenie badań nad opracowaniem warstw zapewniających najlepszą możliwą przyczepność tworzącej się warstwy tlenku aluminium w powłokach TBC z warstwami ceramicznymi osadzanymi metodami LPPS lub EB- -PVD. W badaniach jako materiał podłoża zastosowano czysty nikiel (jako materiał modelowy) oraz żarowytrzymały stop niklu MAR M200 + Hf. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu warunków prowadzenia wysokoaktywnego procesu CVD na mikrostrukturę i skład chemiczny powstaj ącej warstwy aluminidkowej. Proces wytwarzania prowadzono w urządzeniu Bernex BPX Pro 325S z zastosowaniem dodatkowych granul Al-Cr umieszczonych w wewnętrznym generatorze jako wysokotemperaturowe źródło aluminium. W trakcie prób zmianie podlegała temperatura oraz czas aluminiowania. Przepływ gazów, tj. chlorowodoru i wodoru dla wszystkich procesów był stały. W przeprowadzonych badaniach stwierdzono nietypowy mechanizm tworzenia się i wzrostu dyfuzyjnej warstwy aluminidkowej, który ma charakter pośredni pomiędzy modelem wysokoaktyvvnym a niskoaktywnym. Badania mikrostruktury warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu czystego niklu wykazały obecność trzech charakterystycznych stref. Wydłużenie czasu oraz wzrost temperatury spowodował znaczne zwiększenie grubości dyfuzyjnej warstwy aluminidkowej. Badania mikrostruktury Warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu stopu MAR M200 + Hf w tym samym czasie procesu przy zróżnicowanej temperaturze wykazały ich odmienną budowę. Mechanizm wzrostu warstwy aluminidkowej jest zależny od zawartości aluminium w źródle (granule Al-Cr).

EN

Aluminizing process by CVD method belong to the most advanced surface treatment processes of gas turbine and aircraft engine blades. Growing application of aluminides diffusion layers as bond coat for thermal barrier coatings (TBC) cause more and more researches directed on finding layer which can ensure the best possible adhesion between bond coat and top coat in the TBC system formed by LPPS or EB-PVD. In the study pure nickel and high-temperature nickel-based superalloy MAR M200 + Hf were used as initial substrate materials. In the research results of various CVD aluminizing process parameters infiuence on microstructure and chemical composition of created aluminides coatings was presented with in-depth analysis. The aluminizing process was carried out in Brenex BPX Pro 325S machine with addition ofAl-Cr granules contained in the internal generator as a high-temperature source of aluminum. During the research different temperature and time of aluminizing were applied. The flow of gases such as hydrogen chloride and pure hydrogen for all processes was constant. During the study an unusual mechanism of aluminides diffusion layer creation and growth has been observed, which has an intermediate characteristics between low-activity and high-activity models. Microstructure observation of aluminides layer formed on pure nickel substrate showed three characteristic zones. Extension of time and increase in temperature resulted in a significant increase of the diffusion layer depth. Microstructure observation of aluminides layer formed on MAR M200 + Hfwith the same process time at different temperature showed their distinct structure. Aluminides layer growth mechanism is dependent on the aluminum content in the source material (granules Al-Cr).

Słowa kluczowe

PL

warstwy aluminidkowe; proces wysokoaktywny; CVD; MAR M200 + Hf; nikiel

EN

aluminide coatings; high-activity process; CVD; MAR M200 + Hf; nickel

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 5
• Strony: 509--512
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowotnik A.

• Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Góral M.

• Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Pytel M.

• Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Dychtoń K.

• Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Rokicki P.

• Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Sieniawski J.

• Katedra Materiałoznawstwa, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Goward G. W.: Progress in coatings for gas turbine airfoils. Surface and Coatings Technology 108-109 (1998) 73÷39.
• [2] Chatterji D., Devries R. C., Romeo G.: Advances in corrosion science and technology. Vol. 6, edited by M. Fontana and R. W. Staehle. Plenum Press, New York (1976) 82.
• [3] Goward G. W., Boone D. H.: Mechanisms of formation of diffusion aluminide coatings on nikiel-base superalloys. Oxidation of Metals 3 (5) (1971) 475÷495.
• [4] Warnes B. M., Punola D. C.: Clean diffusion coatings by chemical Vapour deposition. Surface and Coatings Technology 94-95 (1997) 1÷6. :
• [5] Strangman T. E.: US Patent 5,514,482 (1996).
• [6] Kohlscheen J., Stock H. R.: Gas phase aluminizing of nickel alloys with hydrogen chloride. Surface and Coating Technology 202 (2007) 613÷616.
• [7] Okamoto H.: Al-Ni (Aluminum-Nickel). Journal of Phase Equilibria and Diffusion 25 (4) (2004) 394.
• [8] Das D. K., Singh V., Joshi S. V.: Evolution of aluminide coating micro- structure on nickel-base cast superalloy CM-247 in a single-step high- activity aluminizing process. Metallurgical and Materials Transactions A29A(1998) 2173-2187.