Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The erosion resistance of Cr/CrN multilayer coating deposited using industrial Arc-PVD process for compressor blades application

Góral Marek, Sasiela Dominik, Płoszaj Franciszek, Kościelniak Barbara, Kubaszek Tadeusz, Przybyło Adrianna

Ochrona przed Korozją

|

2023

|

nr 3

66--70

EN

This study presents the results of a study on the feasibility of using a commercial Cr/CrN multilayer coating to protect the surface of aircraft engine compressor blades made of stainless steel. The research was conducted for coatings composed of 10 and 14 alternating layers of chromium and chromium nitride, respectively. The both variants of coating was manufactured in Ion Galenica Company. Studies of its microstructure showed that their thickness did not exceed 3 μm. Studies of the erosion resistance of both coating variants showed about 50% less weight loss of the samples compared to the material without a protective coating. The highest erosion resistance was found for the 10-layer variant.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących możliwości zastosowania komercyjnej wielowarstwowej powłoki Cr/CrN do ochrony powierzchni łopatek sprężarki silnika lotniczego wykonanych ze stali nierdzewnej. Przeprowadzono badania powłok złożonych z 10 i 14 naprzemiennych warstw chromu i azotku chromu, wykonanych w firmie Ion Galenica. Analiza mikrostruktury powłok wykazała, że ich grubość nie przekraczała 3 μm. Badania odporności erozyjnej obu wariantów powłoki wykazały o ok. 50% mniejsze spadki masy próbek w porównaniu z materiałem bez powłoki ochronnej. Największą odporność erozyjną stwierdzono w wypadku wariantu 10-warstwowego.

2

Degradacja powłok CrN osadzonych na stalowe podłoża w warunkach oddziaływania kawitacji

Krella A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 2

110--115

PL

Niszczenie kawitacyjne (erozja kawitacyjna) polega na degradacji materiału w wyniku implozji pęcherzyków kawitacyjnych znajdujących się w bezpośredniej styczności lub w pobliżu ciała stałego. Umacnianie warstwy wierzchniej i/lub nakładanie warstw ochronnych są znaną metodą zwiększania wytrzymałości i żywotności elementów konstrukcyjnych. Powłoki CrN charakteryzują się dużą twardością, małym współczynnikiem tarcia, odpornością na utlenianie do 750°C oraz dużą odpornością korozyjną. Badania odporności kawitacyjnej wykazały, że powłoki CrN mają również dobre własności ochronne na tego typu niszczenie zarówno w słodkiej wodzie, jak i w wodzie morskiej. Powłoki CrN osadzano metodą ARC PVD na stal austenityczną X6CrNiTi18-10 i martenzytyczną X39Cr13 poddaną różnym obróbkom cieplnym w celu uzyskania podłoży o zróżnicowanych twardościach. Przeprowadzone badania odporności na niszczenie kawitacyjne wykazały, że osadzenie powłok CrN, niezależnie od ich grubości, przyczyniło się do zmniejszenia całkowitego ubytku masy w porównaniu z ubytkami masy stalowych próbek bez powłok. Niemniej zwiększenie grubości tych powłok zmniejsza pozytywny efekt osadzenia powłok CrN. Mikroskopowa analiza uszkodzeń (rys. 2-4) wykazała, że systemy z powłokami CrN o grubości 4 um uległy mikropofalowaniu. Stopień pofalowania powłoki był zróżnicowany w zależności od podłoża. Zwiększenie grubości powłok CrN skutkowało zanikiem mikropofalowania (rys. 5). Konsekwencją większej grubości jest wzrost sztywności powłok oraz większa amplituda impulsu kawitacyjnego konieczna do spowodowania odkształcenia powłoki CrN, co wpływa na mechanizm degradacji powłok. W pracy ponadto pozytywnie oceniono wskaźnik RCAV wyprowadzony W pracy [13].

EN

Cavitation degradation (cavitation erosion) is caused by repeated attack of cavitation impulses. Hardening of the surface layer of conventional materials or the deposition of protective coatings is a well-known way of increasing the strength and reliability of working elements. CrN coatings possess high hardness, a low friction coefﬁcient, oxidation resistance up to 750°C and excellent corrosion resistance. Investigations of the cavitation erosion of CrN coatings showed that these coatings also possess good protection properties against this kind of degradation in both tap water and sea water. The CrN coatings were deposited by means of the ARC PVD method. Substrates made of X6CrNiTi18-10 austenitic steel and X39Cr1 3 martensitic steel underwent different thermal treating in order to obtain various substrate hardnesses. The performed investigations showed that the deposition of CrN coatings improved the cavitation resistance despite their thickness (Fig. 1). The mass loss of the CrN-stainless steel systems was less than that of the uncoated steels. The increase in coating thickness lessens the positive effects of the deposition of CrN coatings. Microscopic analysis showed that systems with 4 um thick CrN coatings underwent microfolding (Fig. 2-4). The level of microfolding Was related to the substrate hardness. The increase in coating thickness results in the disappearance of microfolding (Fig. 5). The consequence of the coating thickness increase is an increase in CrN coating stiffness and of the amplitude of cavitation pulses necessary to cause coating deformation. The increase in cavitation pulse amplitude inﬂuences the degradation mechanism. Moreover, in this paper the cavitation resistance parameter RCAV derived in Ref. [13] Was positively veriﬁed.

3

Degradacja systemów powłoka nanokrystaliczna - stalowe podłoże w warunkach niszczenia kawitacyjnego

Krella A.

Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych Polskiej Akademii Nauk w Gdańsku

|

2012

|

nr 556/1515

1-126

4

Powłoki Ti-Cr-Al.-N otrzymane metodą Arc-PVD na narzędziach skrawających z węglików spiekanych

Blinkov V., Volkhonsky A., Zintseva A., Michalski J., Nakonieczny A., Betiuk M.

Inżynieria Powierzchni

|

2010

|

Nr 4

56-63

PL

W pracy opisano metodę jonowo-plazmowego osadzania powłok kompozytowych Ti-Cr-Al-N o wielkości krystalitów rzędu 20 - 60 nm na narzędziach z węglików spiekanych oraz ich właściwości. Stosując różną wartość ujemnego potencjału podłoża otrzymuje się powłoki o zróżnicowanym składzie chemicznym.Wszystkie próbki z naniesionymi powłokami charakteryzują się wysoką: twardością i wartością modułu sprężystości, co zapewnia wzrost odporności na zużycie powierzchni narzędzi skrawających.Wytrzymałość narzędzi z opracowanymi powłokami w porównaniu do płytek wykonanych z trudnotopliwego stopu bez powłok w warunkach ciągłego skrawania żeliwa szarego charakteryzowała się prawie pięciokrotnie (x 4,9) wyższą wytrzymałością.

EN

Ion-plasma method for composite Ti-Cr-Al-N coatings deposition on tools made of sintered carbides and also properties of these coatings are presented. Obtained composites are of nano-crystalline structure with crystallite growth in the range 20 - 60 nm. Coatings of various chemical compositions can be obtained by implementing different values for bias potential. All coated samples characterise with higher hardness as well as modulus of elasticity and so better wear resistance of the surface of cutting tools. Strength of tools with these coatings was about fife times higher (x 4,9) in comparison to plates made of high melting alloy without coating when they were tested under conditions of non-stop cutting of a grey cast iron.

5

Mikrostruktura i odporność na utlenianie powłok aluminidkowych modyfikowanych krzemem i osadzonych metodą Arc-PVD na stopie typu Ti-48Al-2Cr-2Nb

Swadźba L., Moskal G., Mendala B., Góral M.

Inżynieria Materiałowa

|

2005

|

Vol. 26, nr 3

117-123

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostrukturalnych oraz odporności na utlenianie izotermiczne i cykliczne, powłoki na osnowie fazy TiAl3 modyfikowanej krzemem osadzonej metodą Arc-PVD na stopie Ti-48Al-2Cr-2Nb. Zastosowana dwustopniowa metoda pozwoliła na wytworzenie pokrycia ochronnego o grubości rzędu 40 žm, wolnego od pęknięć i defektów charakterystycznych dla metod proszkowych (rys. 1). Wytworzona powłoka, bezpośrednio po osadzeniu, zbudowana byłą z dominującej fazy TiAl3 modyfikowanej krzemem oraz krzemków tytanu Ti5Si3, stwierdzono również obecność aluminium (rys. 4). Zastosowana następnie obróbka dyfuzyjna w temperaturze 950 °C przez łącznie 10 godzin pozwoliła na uzyskanie jedynie pożądanych faz aluminidkowych i krzemków tytanu (rys. 5). Zastosowana obróbka spowodowała rozrost warstwy przejściowej w wyniku dordzeniowej dyfuzji aluminium, a w konsekwencji powstanie krzemków tytanu, co spowodowało zmniejszenie aktywności tytanu poprzez jego wiązanie w krzemki (rys. 7, tab. 3). Rozrost pokrycia miał charakter dyfuzyjny i przebiegał parabolicznie (rys. 3). Zastosowanie powłoki TiAlSi pozwoliło na znaczną poprawę odporności stopu na długotrwałe utlenianie, zarówno w warunkach izotermicznych (rys. 8) jak i cyklicznie zmiennej temperatury (rys. 9). Było to możliwe dzięki odpowiedniemu doborowi metody oraz składu chemicznego powłoki. Otrzymano powłokę TiAlSi zbudowaną z dominującej fazy TiAl3, oraz fazy Ti5Si3, bez pęknięć i porów o grubości zapewniającej zachowanie długotrwałej odporności na utlenianie. Obecność wysokoaluminiowej fazy oraz powstawanie krzemków tytanu wpłynęło na zwiększenie aktywności aluminium i równoczesne zmniejszanie aktywności tytanu, a co za tym idzie na wzrost skłonności do selektywnego utleniania aluminium i zwiększenia żaroodporności stopu podłoża (rys. 10).

EN

This article presented the microstructural investigations of TiAlSi coatings deposited on TiAlCrNb alloy by Arc-PVD method. Results of the cyclic and isothermal oxidation tests of based alloy with and without oxidation resistance coating modified by Si was showed as well. Protective layer was deposited by two steps Arc-PVD method. The thickness of the layer was ca. 40 žm. The TiAlSi type of coating was free from cracks and characteristic for pack cementation methods imperfection (Fig. 1). Thought after deposition process, the TiAlSi coating was built from dominated a TiAl3 phases modified by Si as well titanium silicides Ti5Si3. The presence of an aluminum areas was confirmed too (Fig. 4). The homogenization process at 950 °C and diffusion treatment at the same temperature by together 10 hours permitted on formation in the coating only desirable phases such as titanium trialuminides and titanium silicides (Fig. 5). Diffusion treatment caused a growth of transition sublayer as a result of inward diffusion of aluminum. Formation of Ti-Si phases caused a decrease of titanium's activity by Ti bonding to form of Ti5Si3 (Fig. 7, Tab. 3). Application of TiAlSi protective coating permitted on significant improvement of oxidation resistance of basie alloys during isothermal (fig. 8) as well as a long term cyclic conditions (fig. 9). It was possible by the suitable seleetion of method of coating deposition and their chemical composition with thickness sufficient to obtainment of long term high oxidation resistance. The presents of high aluminum activity phases such as TiAl3 and formation of titanium silicides Ti5Si3 caused inereasing of aluminum activity and decreasing of titanium activity. In consequence susceptibility to selective oxidation of Al and inereasing of heat resistance was noticed (Fig. 10).

6

Odporność na cykliczne utlenienie dyfuzyjnych powłok Al-Si oraz MeCrAlY+AlSi otrzymywanych metodą Arc-PVD na stopie CMSX-4

Swadźba L.

Problemy Eksploatacji

|

2004

|

nr 3

49-58

PL

Celem pracy było określenie odporności na utlenianie oraz degradacji struktury warstw żaroodpornych otrzymanych na stopie monokrystalicznym CMSX-4. Warstwy otrzymano metodą Arc-PVD z wykorzystaniem reakcji egzotermicznej w tworzeniu związków międzymetalicznych układu Ni-Al. Pokrycia wykonano w zmodernizowanej aparaturze PVD z zamontowanymi wysokowydajnymi źródłami jonów. W metodyce badań cyklicznego utleniania wykorzystano doświadczenia uzyskane w toku realizacji zadania w Programie COST-522. Dokonano oceny morfologii powierzchni metodą SEM, EDX po procesie cyklicznego utleniania w aspekcie stopnia złuszczania zgorzeliny oraz zmian składu chemicznego. Wykonano badania składu fazowego zgorzeliny. Bardzo ważnym etapem było wyjaśnienie roli pierwiastków reaktywnych, Si oraz Y w procesie cyklicznego utleniania. Wykonano badania degradacji struktury warstw w wyniku przemian fazowych oraz tworzenia zgorzeliny.

EN

This paper presents results of investigation of oxidation and structure degradation of high temperature coatings. Coatings were made on Ni-base single crystal superalloy CMSX-4 by ARC-PVD method. The ARC-PVD method with using of exothermal reaction give possibility of forming intermetallics Ni-Al phases. The coatings were deposited on the modernized ARC-PVD system with new evaporators ( high-efficient ion source) The cyclic oxidation test were made by heating to 1100oC and cooling to room temperature in air. Time of one cycle was 23 hours. The methodology of cyclic oxidation was based on the experience related with COST 522 program. The scale morphology and spallation of oxides analysis after cyclic oxidation were made by SEM , EDX and XRD methods. The analysis of degradation of structure during oxidation test were made. The presence of Si and Y in surface of scale were investigated.

7

An apparatus for sequential pulsed plasma beam treatment in combination with Arc PVD deposition

Stanisławski J., Piekoszewski J., Richter E., Werner Z.

Nukleonika

|

2002

|

Vol. 47, nr 3

119-122

EN

A hybrid type of apparatus is described which enables one to form a thin multi-layer film on the surface of any kind of solid substrate. In one process, the surface is treated with a high intensity pulse plasma beam which introduces the chosen kind of atoms into the near-surface layer of the substrate. In the second process, following the first without breaking the vacuum, the coating is formed by arc PVD (physical vapour deposition) process. Two examples of coatings formed on metallic and ceramic substrates are presented.