Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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).

2

The influence of silver addition on the microstructure and oxidation behaviour of gamma-TiAl based alloys

Gil A., Niewolak L., Czyrska-Filemonowicz A., Penkalla H.J., Shemet V., Singheiser L., Quadakkers W.J.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 4

341-344

EN

The aim of this study was to investigate how the beneficial effect of silver addition on the oxidation behaviour of TiAl alloys is correlated with changes in the alloys microstructure. For this purpose the microstructures of the following alloys were compared: Ti-50Al (full lamellar), Ti-50Al (duplex), Ti-48Al-2Cr and Ti-48Al-2Ag. The results showed that silver addition stabilises the gamma-TiAl phase formation at the expense of alpha2-Ti3Al phase.

PL

Celem pracy było zbadanie, czy korzystny wpływ dodatku srebra na wysokotemperaturowe utlenianie stopów TiAl jest wywołany zmianami w mikrostrukturze tych materiałów. W tym celu porównano mikrostrukturę następujących stopów: Ti-50Al, Ti-50Al-2Cr i Ti-50Al-2Cr. Potwierdzono, że dodatek srebra stabilizuje fazę gamma-TiAl i eliminuje fazę alfa2-Ti3Al.

3

Structural and functional intermetallics - an overview.

Varin R.A.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 1

11-18

EN

This overview presents the current status of the research and development of both structural and functional intermetallics. On the one hand, the discussion is focused on commercialization and existing industrial applications of intermetallics. Within this frame the applications of titanium aluminides (TiAl) for turbocharger rotors and exhaust valves in automotive industry are being discussed. Advances in the application of TiAl alloys for the next generation of turbine blades in aerospace/aircraft segment are presented. The entire spectrum of nickel and iron aluminide alloys developed commercially by the Oak Ridge National Laboratory (USA) and the examples of their application in various segments of industry are thoroughly discussed. Some inroads made in the application of directionally solidified (DS) multiphase niobum silicides (Nb3Si + Nb5Si3) insitu intermetallic composites with the goal of pushing the service temperature envelope of turbine blades to ~ 1200-1300 degrees centigrade are also discussed. On the other hand, various topics in basic or curiosity driven research of titanium aluminides and trialuminides, iron aluminides and high temperature structural silicides are discussed. Some very recent findings on the improvements in fracture toughness and strength of titanium trialuminides and magnetic behaviour of unconventionally cold-worked iron aluminides are highlighted. The topic of functional intermetallics is limited to the systems most suitable for hydrogen storage applications. A perspective on the directions of future research and development of intermetallics is also provided.

PL

Praca przedstawia w sposób przeglądowy aktualny stan badań i rozwoju konstrukcyjnych oraz funkcjonalnych stopów na osnowie faz międzymetalicznych. Z jednej strony dyskusja skupia się na komercjalizacji i dotychczasowych zastosowaniach faz międzymetalicznych w przemyśle. W obrębie tych zagadnień omawiane są aplikacje stopów na osnowie fazy TiAl na odlewy wirników układu turbodoładowania oraz zawory wylotowe dla przemysłu motoryzacyjnego. W pracy przedstawiono również zalety zastosowania stopów TiAl na nowej generacji łopatki turbin w przemyśle kosmicznym i lotniczym. Omówiono szerokie spektrum niklowych i żelazowych aluminidków komercyjnie rozwijanych przez Oak Ridge National Laboratory (USA), a także zaprezentowano przykłady ich zastosowania w przemyśle. Dyskutowane są zastosowania wielofazowych, insitu kompozytów Nb3Si + Nb5Si3 otrzymywanych za pomocą krystalizacji kierunkowej, które pozwalają podnieść temperaturę pracy łopatek turbin do ~1200-1300 stopni Celsjusza. Z drugiej strony w artykule poruszane są różne zagadnienia natury podstawowej i kuriozalnej, które są siłą napędową badań aluminidków tytanowych, żelazowych, trójskładnikowych na osnowie tytanu i wysokotemperaturowych faz międzymetalicznych z udziałem krzemu. W pracy przedstawiono wyniki ostatnich badań dotyczących poprawy odporności na kruche pękanie i wytrzymałości trójskładnikowych aluminidków tytanowych, a także opisano zachowanie magnetyczne aluminidków żelazowych poddanych zgniotowi na zimno. Zagadnienia z obszaru funkcjonalnych faz międzymetalicznych ograniczono do układów odpowiednich dla zastosowań do magazynowania wodoru. W artykule przedstawiono również perspektywiczne kierunki badań i rozwoju stopów na osnowie faz międzymetalicznych.

4

Nowa technologia odlewania ekonomicznych zaworów silnikowych z aluminidków tytanu.

Jarczyk G., Blum M., Busse P., Scholz H., Laudenberg H.J., Segtrop K.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 1

46-49

PL

Analiza cech charakterystycznych materiałów na osnowie gama-TiAl wykazała, że ich doskonałe właściwości predystynują je dla zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym, a szczególnie jako tworzywo na zawory spalinowych silników samochodowych. W ALD Vacuum Technologies AG w ramach projektu badawczo-naukowego wspieranego finansowo przez Niemieckie Ministerstwo Nauki i Badań opracowano nowy proces ekonomicznego wytwarzania zaworów. Stosując zmodyfikowaną metodę indukcyjnego topienia w tzw. chłodnym tyglu w powiązaniu z odlewaniem odśrodkowym do gradientowo podgrzanej kokili metalowej, wyprodukowano niewielką serię zaworów silnikowych z aluminidków tytanu. Wyprodukowane części zostały poddane kompleksowym badaniom, m.in. eksploatacyjnym w postaci 500 godzinnego testu silnikowego odpowiadającego żywotności przeciętnego samochodowego silnika benzynowego. W artykule przedstawiono proces technologiczny, jego wyniki oraz perspektywy rozwoju na skalę przemysłową.

EN

Based on the materials characteristics gamma-titanium aluminide has excellent properties for automotive applications, especially as automotive valves. Initiated by ALD Vacuum Technologies AG a new low cost manufacturing process has been developed by a joint research project under the financial support of the German Federal Ministry of Education and Research. Small batch sizes of titanium aluminide automotive valves were produced by using a modified cold wall induction melting and centrifugal casting method in combination with a gradient preheated metallic permanent mold. The parts were extensively tested e.g. in a 500 hours engine test, which corresponds to an average life time cycle of a car engine. The development of the process, the results and upscaling of the equipment will be presented.

5

Development of alumina forming coatings for titanium aluminides.

Singheiser L., Niewolak L., Shemet V., Gil A., Quadakkers W.J.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 5

829-833

EN

One important hindrance for the use of gamma-TiAl alloys at high temperatures is their relatively poor oxidation resistance and the sensitivity against environmentally induced embrittlement. The latter effect is also of major concern during elevated temperature application of Ti-based alloys. These problems can principally be avoided by the application of oxidation resistant, alumina forming coatings. In the present paper the possibility of using a Ag-containing TiAl alloy as a coating material for Ti and high-strength gamma-TiAl-alloys is being studied. First, oxidation tests in different environments were carried out, to compare the isothermal and cyclic oxidation resitance of a selected Ag containing coating alloy with that of two, new generation, high strength gamma-titanium aluminides. Subsequently, magnetron sputtering was used to apply the TiAl-Ag coating to a gamma-TiAl alloy (Ti-45Al-8Nb-0.2C) and to pure titanium. The coated materials were tested at 800 degrees centigrade in case of the gamma-TiAl substrate, and at 600 degrees centigrade in case of the Ti substrate. The results illustrate, that the coatings in all studied cases formed a protective alumina surface scale even up to the longest studied test times of 1000 hours. The interdiffusion processes between coating and base material, which eventually determine the coating life, were studied by SEM/EDX investigation after different exposure times.

6

Wysokotemperaturowa synteza SHS kompozytowych proszków zawierających aluminidki żelaza i tytanu oraz tlenek glinu - warunki syntezy i struktura proszków.

Formanek B., Maciejny A., Szymański K., Szala J., Pająk L., Przeliborz R.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 3-4

150-158

PL

Przedstawiono technologiczną koncepcję wytwarzania kompozytowych proszków zawierających fazy międzymetaliczne i tlenki przeznaczone do natryskiwania cieplnego powłok lub spiekania. Zcharakteryzowano metodę samorozwijającej się syntezy wysokotemperaturowej SHS wytwarzania spieków zawierających fazy międzymetaliczne z układu Fe-Ti-Al i tlenek glinu. Określono procedurę postępowania technologicznego ujmującego przygotowanie materiałów wyjściowych do syntezy, parametry syntezy, rozdrabniania spieków, przygotowania i klasyfikacji proszków do natryskiwania cieplnego. Na podstawie wyników termicznej analizy różnicowej wskazano charakterystyczne temperatury dla syntezy mieszanin wyjściowych zawierających rudy tytanu i aluminium. Określono wpływ skłądu chemicznego i procentowej zawartości reduktora, wielkości ziarn substratów na intensywność zachodzących reakcji syntezy. Przeprowadzono analizę termiczną procesu. Przedstawiono strukturę spieków, określono skład chemiczny i fazowy wydzieleń metalicznych w spiekach. Korekta parametrów procesu SHS pozwoliła otrzymać spieki o jednolitej budowie. Określono skład fazowy i morfologię proszków przeznaczonych do natryskiwania cieplnego powłok.

EN

Technological conception of manufacturing of composite powders containing intermetallic phases and oxides for thermal spraying or sintering. A method of the self-propagating high temperature synthesis (SHS) of forming sinters with intermetallic phases from the Fe-Ti-Al system and the aluminium oxide was characterised. A procedure of technological treatment including preparation of initial materials for synthesis, synthesis parameters, milling of sinters, preparing and classification of powders for thermal spraying was determined. On the basis of the thermal differential analysis results characteristic temperatures for synthesis of initial mixtures with titanium and aluminium ores were established. An influence of the chemical composition and percentage of the reducer, the grain size of substrates on intensity of occuring reactions of the synthesis was determined. A thermal analysis of the process was performed. The structure of sinters was presented, the phase and chemical composition of metallic precipitates in the sinters was determined. The correction of the SHS process parameters enabled to obtain sinters with uniform structure. The chemical composition and morphology of powders for thermal spraying of coatings were determined.