Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Isothermal Oxidation of Thermal Barrier Coatings Deposited Using LPPS, CVD, and PS-PVD Methods on MAR M247 Nickel Superalloy

Góral Marek, Kubaszek Tadeusz, Pytel Maciej

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2020

|

Vol. 44, nr 1

9--14

EN

The article presents the results of microstructural characterization of newly developed three-layer thermal barrier coating (TBC) after isothermal oxidation test. Bond coats were deposited by the overaluminizing of MCrAlY coating deposited by low-pressure plasma spraying (LPPS) process. The outer ceramic layer of yttria-stabilized zirconia was deposited by the plasma spray physical vapor deposition process. The TBCs with MCrAlY bond coat without aluminizing process was produced by LPPS as well. The isothermal oxidation test at 1,100°C for 1,000 h showed that the thickness of the thermally grown oxides alumina oxide layer on overaluminized bond coats was significantly thinner in comparison with conventional LPPS-sprayed MCrAlY bond coats. The possibility of the presence of NiAl and Ni3Al phases in the outer zone of overaluminized bond coat after the oxidation test was observed.

2

The influence of plasma gases composition and powder feed rate on microstructure of ceramic coatings obtained by plasma spray physical vapour deposition (PS-PVD)

Góral M., Kubaszek T.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2017

|

Vol. 41, nr 2

63--72

EN

The article presents results of research on the influence of the chemical composition of the plasma plume and the powder feed rate on microstructure and thickness of the ceramic coating deposited on IN617 alloy substrate by Plasma Spray Physical Vapour Deposition (PS-PVD) method. There were used three powder feed rates: 2, 10 and 30 g/min and five different compositions of plasma gas (Ar, He, H2 and O2). Current – 2200 A, a sample rotation speed – 20 RPM and pressure inside of chamber – 150 Pa was fixed. The results showed that it is possible to deposit ceramic layer with lamellar and columnar structure, depends on process parameters. Columnar structure, characteristic for the PS-PVD process, is possible to obtain when the energy of plasma plume is sufficient for evaporating ceramic powder and deposit in on the substrate. The columnar-like structure coatings were obtained in the process with the highest amount of He – 60 dm3/min and lower values of powder feed rate – 2 and 10 g/min. Such effect was observed independently from the additional flow of H2 and O2. The columnar-like structure was possible to deposit also with 30 g/min feed rate. However, evaporation of ceramic powder occurred only in the process with only Ar and He in mixture – respectively 35 and 60 dm3/min and with addition only 2 dm3/min O2 to it. Nevertheless, inside the structure a lot of unmelted particles was visible.

PL

W pracy ustalono wpływ składu chemicznego mieszaniny gazów plazmotwórczych i natężenia przepływu proszku na budowę warstwy ceramicznej na podłożu nadstopu niklu IN-617. Warstwy wytworzono w procesie fizycznego osadzania z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego (Plasma Spray Physical Vapour Deposition – PS-PVD). Przyjęto natężenie przepływu proszku: 2, 10 i 30 g/min oraz różny skład chemiczny mieszaniny gazów plazmotwórczych (Ar, He, H2 i O2). Stosowano natężenie prądu palnika – 2200 A, prędkość obrotową stołu – 20 obr/min oraz ciśnienie w komorze roboczej – 150 Pa. Analiza wyników badań pozwoliła ustalić, że proces fizycznego osadzania z fazy gazowej z odparowaniem w strumieniu plazmy umożliwia wytworzenie warstwy ceramicznej o budowie lamelarnej i kolumnowej. Budowę kolumnową warstwy, charakterystyczną dla procesu PS-PVD, uzyskano dla energii strumienia plazmy zapewniającej odparowanie podawanego proszku. Warstwy takie wytworzono przy dużym natężeniu przepływu He – 60 dm3/min i małej wartości natężenia przepływu proszku – 2 i 10 g/min. Efekt ten obserwowano niezależnie od natężenia przepływu H2 oraz O2. Budowa kolumnowa warstwy możliwa jest również do wytworzenia przy największym natężeniu przepływu proszku – 30 g/min. Odparowanie i osadzenie warstwy ceramicznej stwierdzono tylko dla mieszaniny Ar + He o natężeniu przepływu – odpowiednio 35 i 60 dm3/min oraz dla mieszaniny Ar +He z dodatkowym wprowadzeniem tlenu O2 o natężeniu przepływu – 2 dm3/min. Wytworzone warstwy cechowały się wówczas występowaniem nieodparowanych cząstek proszku.

3

Wpływ warunków natryskiwania plazmowego LPPS oraz PS-PVD na mikrostrukturę warstw NiCoCrAlY oraz YSZ

Góral M., Kotowski S., Kubaszek T., Dychtoń K., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

691--694

PL

Natryskiwanie plazmowe w warunkach obniżonego ciśnienia (Low Pressure Plasma Spraying – LPPS) oraz osadzanie warstw z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego (Plasma Spray – Physical Vapour Deposition – PS-PVD) to jedne z najbardziej zaawansowanych metod wytwarzania warstwy przejściowej oraz warstwy ceramicznej powłokowych barier cieplnych (Thermal Barrier Coating – TBC). Warstwy na osnowie wieloskładnikowego stopu typu NiCoCrAlY otrzymane metodą LPPS charakteryzuje mała ilość tlenków, dlatego mogą być zastosowane jako warstwa przejściowa w powłokach TBC. Metoda PS-PVD umożliwia odparowanie materiału – w szczególności materiałów ceramicznych, takich jak tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru (Yttria Stabilized Zirconia – YSZ), uzyskując warstwy o strukturze kolumnowej stosowane w powłokach TBC. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury warstw typu NiCoCrAlY wytworzonych z proszku AMDRY 997 oraz warstw ceramicznych YSZ wytworzonych z proszku METCO 6700 na podłożu żarowytrzymałego stopu niklu typu Inconel 617. Badania przeprowadzono, stosując mikroskopię świetlną i elektronową. Oceniono wpływ parametrów procesów LPPS oraz PS-PVD na mikrostrukturę i grubość otrzymanych warstw NiCoCrAlY i warstw ceramicznych. Uzyskane wyniki wskazują, że warstwę przejściową typu NiCoCrAlY i warstwę ceramiczną cechują właściwości umożliwiające stosowanie ich w powłokowych barierach cieplnych. Słowa kluczowe: natryskiwanie plazmowe w warunkach obniżonego ciśnienia LPPS, osadzanie warstw z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego PS-PVD, warstwa na osnowie wieloskładnikowego stopu typu NiCoCrAlY, warstwa ceramiczna YSZ.

EN

In this work an advanced technology of Thermal Barrier Coatings (TBC) deposition called Low Pressure Plasma Spraying (LPPS) and Plasma Spray – Physical Vapour Deposition (PS-PVD) was described. The LPPS technology enables the deposition MCrAlY coatings without oxides, widely used as a metallic bond coat in TBC. The PS-PVD technology enables vaporization of ceramic materials such as Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) and deposition of columnar microstructure. NiCoCrAlY coatings was deposited from AMDRY 997 powder and YSZ coatings was deposited from METCO 6700 powder on the Inconel 617 substrate. The influence of a set LPPS and PS-PVD process condition on the properties of the deposited coatings has been described. The measurement of coating thickness was conducted by light microscopy method and statistical analysis was done as well. The results shows that NiCoCrAlY bond coat and YSZ deposited by LPPS and PS-PVD method have the appropriate properties and can be used in TBC.

4

Metody komputerowe w inżynierii powłok ochronnych. Część II. Symulacja procesu natryskiwania plazmowego. Przegląd literatury

Kotowski S., Góral M., Nowotnik A., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 2

97--109

PL

W pracy przedstawiono wybrane zagadnienia symulacji procesu natryskiwania plazmowego w warunkach ciśnienia atmosferycznego (APS - Atmospheric Plasma Spraying) oraz obniżonego (LPPS - Low Pressure Plasma Spraying). Omówiono sposoby symulacji procesu natryskiwania plazmowego, a także narzędzia stosowane do numerycznej analizy procesu -prognozowania właściwości ﬁzycznych strumienia plazmy, zachowania i właściwości cząstek proszku w strumieniu plazmy, przebiegu procesu osadzania nadtopionych lub całkowicie przetopionych cząstek proszku na powierzchni podłoża oraz charakterystyki budowy ukształtowanej powłoki ochronnej.

EN

The article presents selected problems of simulation of the plasma spraying process under low (LPPS - Low Pressure Plasma Spraying) and atmospheric (APS -Atmospheric Plasma Spraying) pressure. The Simulation methods of the plasma spraying process and tools used to perform its numerical analysis, i.e. forecast the plasma jet properties, the behaviour and properties of the powder particles introduced into the plasma plume, the course ofthe deposition process of molten or partially molten powder particles on the substrate surface and the properties of the obtained coating have been discussed.

5

Metody komputerowe w inżynierii powłok ochronnych. Część I. Modelowanie procesu natryskiwania plazmowego. Przegląd literatury

Kotowski S., Góral M., Nowotnik A., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 2

85--96

PL

W pracy przedstawiono proces natryskiwania plazmowego (plasma spraying) stanowiący jedną z podstawowych metod wytwarzania powłok ochronnych, stosowanych w technice lotniczej. Omówiono wybrane zagadnienia modelowania procesu natryskiwania plazmowego w warunkach ciśnienia atmosferycznego (APS - Atmospheric Plasma Spraying) oraz obniżonego (LPPS - Low Pressure Plasma Spraying). Przedstawiono podstawowe modele ﬁzyczne strumienia plazmy, cząstek proszku wprowadzanych do strumienia plazmy oraz mechanizmu osadzania nadtopionych lub całkowicie przetopionych cząstek proszku na powierzchni podłoża. Przebieg procesu natryskiwania plazmowego jest determinowany przez wiele istotnych czynników Wpływających na właściwości użytkowe ukształtowanej powłoki. Poprawa efektywności procesu natryskiwania plazmowego oraz właściwości wytwarzanych powłok wymaga poznania zależności między parametrami procesu i ich oddziaływaniem na budowę powłoki. Na podstawie analizy danych literaturowych w pracy omówiono opracowane dotychczas modele zjawisk ﬁzycznych zachodzących podczas procesu natryskiwania plazmowego.

EN

In the article, the authors described the plasma spraying process which is particularly important in terms of materials science related to the aviation industry. Selected problems related to modelling of the plasma spraying process in the conditions of low (LPPS - Low Pressure Plasma Spraying) and atmospheric (APS - Atmospheric Plasma Spraying) pressure are presented in the paper. The authors described the physical models of the plasma jet, behaviour of the powder particles introduced into the plasma plume and the deposition process ofmolten particles on the substrate surface. The course of the plasma spraying process is determined by numerous signiﬁcant factors which inﬁuence the performance of the obtained protective coating. Improvement of the process efﬁciency and coating properties, requires knowledge of the dependence between the process parameters and their inﬁuence on the coating formation. The main goal of this article is to present the currently applied models of physical phenomena which occur during the plasma spraying process, on the basis of literature data.

6

Modelling and simulation of plasma spraying process with a use of Jets&Poudres program

Kotowski S., Sieniawski J., Góral M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2012

|

Vol. 55, nr 2

547--550

EN

Purpose: Plasma spraying is one of the basic methods of coating deposition used in many branches of industry, especially in aviation and power industry. The process is applied in the aircraft engineering for obtaining the sealing coats, anti-abrasive coatings and, above all, metallic layers, ceramic layers as well as thermal barrier coatings. The comprehensive characterisation of the plasma spraying process requires taking into consideration 50-60 parameters, which confirms its complexity. The purpose of this article is to describe the functioning of the program, presentation of its simulation capabilities, including the parameters of the plasma spraying process, which can be controlled in the program. Design/methodology/approach: The authors present in the article the model of plasma spraying process and describe the simulation of the process with a use of Jets&Poudres software. It is based on the GENMIX code (GENral MIXing) developed by B. Spalding and S. Patankar for analysis of the two-dimensional, parabolic flows characterized by large values of Reynolds and Péclet number. Findings: Jets&Poudres enables tracking the current position, velocity and the fusion process of powder particles as well as conducting the basic analysis of obtained coating formed during the plasma spraying process. Practical implications: Jets&Poudres enables determination of parameters of plasma spraying process in order to obtain better coating thickness distribution and improve the coating efficiency - ratio between the weight of the spray pattern deposited on a big flat plate and the weight of powder injected. Originality/value: Jets&Poudres is one of few available tools based on comprehensive model of plasma spraying under atmospheric pressure which makes possible to perform simulation of the whole process.