Struktura warstw krzemowanych wytwarzanych metodą kontaktowo- -gazową na niobie i stopie niobu

• Autorzy: Zawadzki M. , Swadźba L. , Mendala B. , Moskal G. , Witala B. , Swadźba R. , Toczek S.

Warianty tytułu

EN

Structure of silicide coatings formed by a pack-cementation technique on niobium and Nb-based alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wpływ czasu procesu wygrzewania dyfuzyjnego na mikrostrukturę, skład chemiczny i fazowy warstw krzemkowych wytworzonych na podłożu z niobu oraz ze stopu niobu C-103. Krzemowanie dyfuzyjne prowadzono metodą kontaktowo-gazową w temperaturze 1050°C przez 24 oraz 70 h, w atmosferze argonu. Warstwy krzemkowe otrzymane na podłożu z niobu miały budowę dwustrefową (rys. 1, 3). Składały się ze strefy zewnętrznej charakteryzującej się wyraźną strukturą kolumnową oraz strefy wewnętrznej o jednolitej strukturze. Warstwy krzemkowe otrzymane na podłożu ze stopu niobu C-103 charakteryzowały się budową trzystrefową (rys. 2, 4). Strefa zewnętrzna i wewnętrzna miała budowę kolumnową. W strefie środkowej stwierdzono nierównomiernie rozłożone wydzielenia. Przeprowadzono mikroanalizę składu chemicznego oraz analizę składu fazowego. Stwierdzono obecność krzemku niobu NbSi2 w strefie zewnętrznej oraz Nb5Si3 w strefie wewnętrznej warstw (rys. 8÷10). Otrzymane fazy były zgodne z wykresem równowagi Nb-Si.

EN

This paper presents the influence of pack-cementation process time on the microstructure, chemical and phase composition of Si coatings formed on niobium and Nb-based alloy C-103 substrate. Pack siliconizing process was carried out at temperature 1050°C for 24 and 70 hours in argon protection atmosphere. The Si coatings formed on niobium substrate had two layers structure (Fig. 1, 3). The coatings consist of outer layer that is characterized by fairly columnar structure and inner layer with uniform structure. The Si coatings formed on Nb-based alloy C-103 substrate is characterized by three layers structure (Fig. 2, 4). The outer and inner layer had uniform columnar structure. The unevenly distributed particles was found in the middle layer of the Si coating. EDS microanalysis and the X-ray phase analysis was carried out. It was found presence of NbSi2 niobium silicide in the outer layer and Nb5Si3 niobium silicide in the inner layer of the Si diffusion coatings (Fig. 8÷10). The obtained phased were consistent with the equilibrium diagram Nb-Si.

Słowa kluczowe

PL

stop niobu; metoda kontaktowo-gazowa; warstwa krzemkowa; mikroanaliza EDS; rentgenowska analiza fazowa

EN

Nb-based alloys; pack-cementation technique; Si coatings; EDS microanalysis; X-ray phase analysis

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 921--924
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zawadzki M.

• WSK „PZL – Rzeszów” S.A.

autor

Swadźba L.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Mendala B.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Moskal G.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Witala B.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska

autor

Swadźba R.

• Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

autor

Toczek S.

• WSK „PZL – Rzeszów” S.A.

Bibliografia

• [1] Bewlay B. P., Jackson M. R., Zhao J., Subramanian P. R.: A review of very high temperature Nb silicide based composites. Metallurgical and Materials Transactions 34A (2003) 2043÷2052.
• [2] Tanaka R., Kasama A., Fujikura M., Iwanaga I., Tanaka H., Matsumura Y.: Research and development of niobium-based superalloys for hot components of gas turbines. Proceedings of the International Gas Turbine Congress, Tokyo, November 2nd÷7th (2003) 1÷5.
• [3] Drawin S.: The EU-funded “Ultmat” project: Ultra high temperature materials for turbines. 25th International Congress of The Aeronautical Sciences, Hamburg, September 3th÷8th (2006) 1÷10.
• [4] Cheng J., Yi S., Park J.: Oxidation behaviours of Nb-Si-B ternary alloys at 1100°C under ambient atmosphere. Intermetallics 23 (2012) 12÷19.
• [5] Chan S. K.: Cyclic oxidation response of multiphase niobium-based alloys. Metallurgical and Materials Transactions 35A (2004) 589÷597.
• [6] Murakami T., Xu C. N., Kitahara A. et al.: Microstructure, mechanical properties and oxidation behaviour of powder compacts of the Nb-Si-B system prepared by spark plasma sintering. Intermetallics 7 (9) (1999) 1043÷1048.
• [7] Xiong B., Cai C., Wan H., Zheng Y.: Effects of Si, W and W-Mo on isothermal oxidation behaviours of Nb/Nb5Si3 in situ composites at high temperature. Journal of Alloys and Compounds 486 (2009) 330÷334.
• [8] Geng J., Tsakiropoulos P., Guosheng S.: Oxidation of Nb-Si-Cr-Al in situ composites with Mo, Ti and Hf additions. Materials Science and Engineering A 441 (2006) 26÷38.
• [9] Zelenitsas K., Tsakiropoulos P.: Effect of Al, Cr and Ta additions on the oxidation behaviour of Nb-Ti-Si in situ composites at 800°C. Materials Science and Engineering A 416 (2006) 269÷280.
• [10] Maria del Pilar Moricca, Varma S. K.: Isothermal oxidation behaviour of Nb-W-Cr alloys. Corrosion Science 52 (2010) 2964÷2972.
• [11] Vazquez A., Varma S. K.: High-temperature oxidation behavior ofNb-Si-Cr alloys with Hf additions. Journal of Alloys and Compounds 509 (2011) 7027÷7033.
• [12] Alam Z., Rao A. S., Das D. K.: Microstructure and high temperature oxidationperformance of silicide coating on Nb-based alloy C-103. Oxidation of Metals 73 (2010) 513÷530.
• [13] Mujamdar S., Arya A., Sharma I. G., Suri A. K., Banerjee S.: Deposition of aluminide and silicide based protective coatings on niobium. AppliedSurface Science 257 (2010) 635÷640.
• [14] Nowak M. D., Levi C. G.: Oxidation and volatilization of silicide coatings for refractory niobium alloys. Proceedings of the ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition IMECE Seattle, November 11th÷15th (2007) 1÷7.
• [15] Suzuki R. O., Ishikawa M., Ono K.: NbSi2 coating on niobium using molten salt. Journal of Alloys and Compounds 336 (2002) 280÷285.
• [16] Tatemoto K., Ono Y., Suzuki R. O.: Silicide coating on refractory metals in molten salt. Journal of Physics and Chemistry of Solids 66 (2005) 526÷529.
• [17] Cheng J., Yi S., Park J. S.: Oxidation behaviour of Nb-Si-B alloys with the NbSi2 coating layer formed by pack cementation technique. Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j. ijmhm. 2013.02.010.
• [18] Tamarin Y.: Protective coatings for turbine blades. ASM International, Ohio (2002).