Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelling the composition of carbides in nickel-based superalloys of directional crystallization

Glotka O. A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2020

|

Vol. 102, nr 1

5--15

EN

Purpose: The specifics of the influence of alloying elements on the chemical composition of various types of carbides, their topology and morphology for a multicomponent system of the type Ni-5Cr-9Co-6Al-1Ti-11.7W-1.1Mo-1.6Nb-0.15C using the calculation method CALPHAD. It is shown that the obtained dependences closely correlate with thermodynamic processes occurring in the system. Design/methodology/approach: This work presents the results of studies of the distribution of chemical elements in the composition of carbides, depending on their content in the system. Findings: It was found that the influence of alloying elements on the composition of carbides is complex and is described by complex. Research limitations/implications: An essential problem is the prediction of the structure and properties of heat-resistant alloys without or with a minimum number of experiments. Practical implications: The obtained dependences can be used both for designing new heat-resistant alloys and for improving the compositions of industrial alloys. Originality/value: The value of this work is that the obtained dependences of the influence of alloying elements on the dissolution (precipitation) temperatures and the distribution of elements in carbides in the alloy of the Ni-5Cr-9Co-6Al-1Ti-11.7W-1.1Mo-1.6Nb-0.15C.

2

Tomograficzna ocena jakości odlewów ze stopu Haynes 282

Krzak I., Tchórz A., Pirowski Z., Jaśkowiec K., Grudzień M., Purgert R.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2018

|

Vol. 58, no. 4

219--225

PL

W ramach prac projektu międzynarodowego realizowanego w Instytucie Odlewnictwa w Krakowie we współpracy z Energy Industries of Ohio opracowano technologię topienia w otwartym piecu indukcyjnym i grawitacyjnego odlewania nadstopów niklu. Dotychczas nadstopy te stosowane były wyłącznie jako przerabiane plastycznie. Do kontroli jakości wykonanych odlewów ze stopu Haynes 282 (H282) zastosowano między innymi rentgenowską tomografię komputerową (ang. Computed Tomography, CT). Jest to metoda nieniszcząca, która łączy badania rentgenowskie z zaawansowaną technologią komputerową. W niniejszej pracy zaprezentowano wybrane przykłady uzyskanych wyników badań zrealizowanych za pomocą rentgenowskiego tomografu komputerowego firmy GE Phoenix typu v/tome/x l-450 będącego na wyposażeniu Instytutu Odlewnictwa. Wszystkie operacje związane z obróbką danych z CT były wykonywane za pomocą oprogramowania datos/x - reconstruction i VGStudio Max 2.0.

EN

As a part of the international project carried out at the Foundry Research Institute in Krakow in cooperation with Energy Industries of Ohio, anopen induction furnace melting technology and gravity casting of nickel superalloys have been developed. These alloys have been processed plastically so far. Quality control of Haynes 282 alloy (H282), was made with X-ray computed tomography (CT). CT is a non-destructive method that combines X-ray examinations with advanced computer technology. Selected results of the research obtained from the X-ray computer tomograph have been presented in the paper. Research were made by using the GE Phoenix v/ tome/x l-450 tompgraph type belonging to the Foundry Research Institute equipment. All operations related to the processing of CT data were performed using the datos/x-reconstruction and VGStudio Max 2.0 software.

3

Konwersja technologiczna stopów niklu pracujących w ekstremalnych warunkach

Latałło-Anulewicz M.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2018

|

Vol. 58, no. 3

201--208

PL

Istotą procesu konwersji w obszarze przemysłu metalowego jest wprowadzenie innowacyjnych pod względem materiałowym i technologicznym odlewanych komponentów w produkowanych maszynach i urządzeniach w miejsce tradycyjnych elementów kutych, spawanych, często wytwarzanych drogą obróbki mechanicznej, łączonych mechanicznie w bardziej złożone komponenty. Powszechnie wiadomo, że technologie odlewania, w przeciwieństwie do innych wymienionych powyżej technik formowania metalu, pozwalają nadać metalowi dowolny i nieraz najbardziej skomplikowany kształt – co daje możliwość wykonania odlewów zintegrowanych – niezbędnych elementów nowoczesnych maszyn i urządzeń. Powszechnie stosowane elementy metalowe wykonane technikami kucia czy też tłoczenia są zazwyczaj łączone (integrowane) dzięki stosowaniu technik spawania lub innych technik łączenia metali. Oznacza to niemal w każdym przypadku znaczną masę całego elementu, mniejszą jego sztywność, niską odporność na pracę w warunkach wysokiej temperatury, zmieniających się obciążeń, a także niższą odporność na zużycie ścierne. Z pomocą w tym przypadku przychodzą technologie odlewnicze, które mają do dyspozycji lekkie, wytrzymałe, odporne na wysokie temperatury i zmęczenie cieplne różnego rodzaju stopy odlewnicze. Jednocześnie przy wykorzystaniu nowoczesnych technik formowania jest możliwe tworzenie odlewów o bardzo złożonych i skomplikowanych kształtach, które jako jeden zintegrowany element w urządzeniu jest w stanie zastąpić kompleks innych elementów metalowych połączonych różnymi technikami. Takie rozwiązanie zapewni optymalizację właściwości użytkowych końcowego urządzenia. Naturalnym, oczywistym i zasadnym jest, że nie każdy metalowy element konstrukcyjny maszyny czy urządzenia powinien być zastępowany zintegrowanym elementem odlewanym. Toteż wykonanie konwersji powinno zostać poprzedzone szczegółowym procesem badawczo-aplikacyjnym ukierunkowanym na techniczną i ekonomiczną opłacalność takiej konwersji. Obecny poziom techniki odlewniczej pozwala na realizację konwersji odlewanych metalowych komponentów istotnych dla budowy maszyn stosowanych w rolnictwie, budownictwie, energetyce i eksploatacji bogactw naturalnych.

EN

The essence of the conversion process is the introduction of innovative in terms of materials and technology of cast parts, as components of manufactured machines and equipment in place of the traditional elements forged, welded, mechanically assembled parts. It is well known that the technology of casting, in contrast to other metal forming, mentioned above techniques will make it possible to give to metal even the most complicated shape – which gives the possibility to make integrated castings – essential elements of modern machines and equipment. Commonly used metal elements made by forging techniques have to be integrated by the use of welding techniques, or other metal joining techniques. This means that in almost every case a significant increase in weight of the entire item, low resistance to work in high temperature conditions, lower abrasion resistance. With the help to solve that case there are foundry technologies that are at the disposal of lightweight, durable, resistant to high temperatures and thermal fatigue different types of metal material. At the same time using modern molding techniques it is possible to create an integrated casting component, which, as an element of the device is able to replace complex combined different techniques other metal parts. This will ensure the optimization of the performance of the final device. It is natural and obvious that not every piece of metal construction machine or equipment will be possible to replace by an integrated casting part. Therefore, the performing of conversion process should be preceded by a detailed study, research and application-oriented process towards the technical and economic viability of such a conversion. The current level of technology allows the realization of the conversion of cast metal components essential for construction machinery used in agriculture, construction, power generation and exploitation of natural resources.

4

Plasticity of nickel-based superalloy 625 at elevated temperature

Ziaja W., Motyka M., Poręba M.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2017

|

Vol. 41, nr 4

41--49

EN

Structural elements made of nickel-based superalloys are often plastically formed at elevated temperature (e.g. by stamping) so detailed characterization of their deformation behaviour is crucial. Some alloys exhibit unstable plastic flow at elevated temperature characterized by serrated yielding, known as Portevin-Le Chatelier (PLC) effect. This phenomenon is usually attributed to dynamic strain ageing (DSA). The PLC effect is observed in many nickel-based superalloys within a certain range of deformation temperature and strain rate. The aim of presented research was to investigate deformation behaviour of 625 nickel-based superalloy in tensile tests in the temperature range of 200-1100ºC and for strain rates of 5·10 to the –4 and 5·10 to the –2 s to the –1. The effect of temperature and strain rate on the mechanical properties of the 625 alloy and character of serrations on the stress-strain curves was analysed. Strain rate sensitivity parameter dependence on deformation temperature was determined.

PL

Elementy konstrukcji z nadstopów niklu wytwarzane są często w procesach przeróbki plastycznej blach w temperaturze podwyższonej. Konieczność opracowania szczegółowej charakterystyki odkształcania plastycznego materiałów kształtowanych blach. Niektóre stopy, w tym nadstopy na osnowie niklu, cechują się niestabilnością płynięcia plastycznego podczas odkształcania w temperaturze podwyższonej. Spowodowana jest dynamicznym starzeniem odkształceniowym. Przejawia się cyklicznymi zmianami naprężenia na krzywej rozciągania (tzw. „ząbkowaniem”) – efekt Portevina-Le Chateliera (PLC). Efekt PLC stwierdzono w wielu gatunkach nadstopów niklu, w określonym zakresie temperatury i prędkości odkształcania. W pracy prowadzono ocenę procesu odkształcania plastycznego nadstopu niklu 625 w próbie statycznej rozciągania w zakresie temperatury 200-1100ºC, z prędkością odkształcania – 5·10 do –4 i 5·10 do –2 s do –1. W prowadzonej analizie wyników ustalono wpływ warunków odkształcania plastycznego stopu 625 na charakter zjawiska „ząbkowania” oraz właściwości mechaniczne. Określono również zależność współczynnika czułości naprężenia płynięcia plastycznego na prędkość odkształcania od temperatury odkształcania.

5

Problemy laserowego spawania materiałów do pracy w podwyższonej temperaturze

Danielewski H., Zowczak W.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 12

1844--1848

PL

Przedstawiono niektóre wyniki badań spawania laserowego materiałów przeznaczonych do pracy w podwyższonej temperaturze. Program badawczy obejmował stale węglowe, stopowe konstrukcyjne, stale nierdzewne martenzytyczne i austenityczne oraz nadstopy na bazie niklu. Opisano trudności związane z łączeniem tych materiałów oraz metody ich przezwyciężania.

EN

Some effects of experiments on laser welding of heat resistant materials has been presented. The research programme included welding of carbon and alloy steels, martensitic and austenitic stainless steels and nickel based superalloys. The difficulties encountered and the ways to overcome them have been described.

6

Wpływ procesu aluminiowania na mikrostrukturę nadstopu niklu Inconel 713C

Zagórska M., Sitek R., Dobkowski K., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 3

120--123

PL

Warstwy ochronne na bazie międzymetalicznej fazy NiAl są stosowane do poprawy odporności na utlenianie wysokotemperaturowe odpowiedzialnych elementów turbin silników lotniczych.W pracy dyfuzyjną warstwę Ni0.58Al0.42 modyfikowaną cyrkonem wytworzono metodą CVD z par AlCl3 + ZrCl3 w atmosferze wodoru jako gazu nośnego, w temperaturze 1040°C przez 3 h, pod ciśnieniem 150 hPa na podłożu nadstopu niklu IN 713C. Wykonano badania mikrostruktury warstwy oraz jej składu chemicznego i fazowego. Zbadano także wpływ procesu aluminiowania na mikrostrukturę podłoża — nadstopu niklu IN713C. Stwierdzono, że wytworzone warstwy wykazują ciągłość na całej powierzchni próbek, stabilność składu chemicznego i fazowego oraz nie wpływają na mikrostrukturę stopu.

EN

Protective layers based on NiAl intermetallic phases are commonly used in improving high-temperature oxidation resistance of responsible aircraft engines turbine components. In this work zirconia modified diffusion layer Ni0.58Al0.42 was manufactured on nickel-based superalloy IN 713C by CVD method with the presence of AlCl3 + ZrCl3, in an atmosphere of hydrogen as a carrier gas, at a temperature of 1040°C, during 3 h and at a pressure of 150 hPa. Microstructure, chemical and phase composition of layers were studied. The influence of aluminizing process on the microstructure of substrate was also examined. It was found that obtained layers are characterized by stability of chemical and phase composition and does not change the microstructure of the substrate.

7

Warstwy aluminidkowe modyfikowane Hf wytworzone na podłożu z nadstopu niklu Inconel 740H

Zagórska M., Sitek R., Kamiński J., Mizera J., Kurzydłowski K. J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

247--250

PL

Nadstopy niklu są powszechnie stosowanymi materiałami ze względu na swoje właściwości (m.in. żaroodporność i żarowytrzymałość). Jednak ciężkie warunki pracy elementów wykonanych z nadstopów niklu powodują zagrożenie wystąpienia m.in. korozji wysokotemperaturowej. W związku z tym jest konieczne stosowanie dodatkowej ochrony korozyjnej. W celu poprawienia właściwości nadstopów niklu wykorzystuje się ochronne warstwy powierzchniowe. Warstwy na bazie fazy międzymetalicznej NiAl charakteryzują się wysoką temperaturą topnienia, małą gęstością oraz dużą wartością modułu sprężystości. Modyfikacja warstw takimi pierwiastkami jak Hf, Zr czy Pt służy do poprawy ich adhezji oraz wytrzymałości. W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących warstw aluminidkowych modyfikowanych Hf wytworzonych na podłożu z nadstopu niklu Inconel 740H. Dyfuzyjne warstwy NiAl modyfikowane Hf wytworzono w wysokoaktywnym procesie CVD w temperaturze 1040°C, pod ciśnieniem 150 hPa, w obecności AlCl3 i w atmosferze wodoru jako gazu nośnego. W celu scharakteryzowania warstw wykonano badania mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego. Wykonano także pomiary mikrotwardości od powierzchni oraz badania odporności korozyjnej. Wytworzone warstwy o grubości ok. 4 μm odznaczają się jednorodnością oraz ciągłością na całej długości próbek. Na powierzchni warstw stwierdzono występowanie trzech faz: AlNi3, Hf2Ni oraz (Al0,72Hf0,28)Ni3. Wykazano obecność wydzieleń bogatych w Hf zarówno na powierzchni, jak i w przekroju warstw. Wykazano również wpływ procesu aluminiowania na zwiększenie mikrotwardości na powierzchni (z poziomu 230 HV0,05 do około 370 HV0,05). Proces aluminiowania nieznacznie wpływa na niejednorodność elektrochemiczną stopu IN740H. Warstwy aluminiowane tworzą powłokę katodową na badanym materiale. Obecność warstw aluminiowanych zwiększa odporność korozyjną materiału w badanym roztworze korozyjnym.

EN

Ni-based superalloys are commonly used due to wide range of applications associated with their properties (such as heat and high-temperature creep resistance). However, hard working conditions of elements made of Ni-based superalloys cause a risk of high temperature corrosion occurrence. Simultaneously, it is necessary to apply additional corrosion protection. In order to improve corrosion properties of nickel based superalloys, protective coatings are used. Layers based on NiAl intermetallic phase exhibit high melting point, low density and high value of elastic modulus. Hf, Zr or Pt layers modification leads to the improvement of their adhesion and durability. This article presents characterization results of Hf-modified aluminide layer on nickel based superalloy Inconel 740H. Coatings were manufactured by CVD method at a temperature of 1040°C, at a pressure 150 hPa, in the presence of AlCl3 and in the atmosphere of hydrogen as a carrier gas. Microstructure observations, chemical and phase composition analysis were carried out in order to characterize NiAl layers. Microhardness measurements of the surface and corrosion resistance tests were also performed. Manufactured layers of thickness about 4 μm exhibit high homogeneity and continuity over entire samples. On the layers surface three phases has been identified: AlNi3, Hf2Ni and (Al0,72Hf0,28)Ni3. The presence of Hf-rich precipitates, both on the surface and in the cross-section of layers, was demonstrated. Aluminizing process effect on the increase of surface microhardness (from the 230 HV0,05 to about 370 HV0,05) was also shown. Moreover, aluminizing process slightly affects the electrochemical heterogenity of IN740H alloy. Hf-modified NiAl layers form compact cathode coating on the substrate, simultaneously increasing corrosion resistance of IN 740H alloy in applied corrosion solution.

8

Sposób oceny doskonałości struktury krystalicznej monokrystalicznych odlewów łopatek z nadstopu niklu CMSX-4

Gancarczyk K., Albrecht R., Olesch Ch., Kubiak K., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 6

356--362

PL

W pracy przedstawiono ocenę doskonałości struktury krystalicznej monokrystalicznych odlewów łopatek turbiny wysokiego ciśnienia silnika lotniczego w stanie lanym oraz po obróbce cieplnej. Odlewy wytworzono z nadstopu niklu CMSX-4 metodą Bridgmana z prędkością wyciągania formy 3 i 5 mm/min. Podstawą oceny doskonałości struktury krystalicznej odlewów była analiza wyników pomiarów kąta odchylenia α pomiędzy kierunkiem wyciągania i kierunkiem krystalograficznym [001] w danej objętości odlewu łopatki. Stosowano zmodyfikowaną metodę dyfrakcji rentgenowskiej Ω-scan do wyznaczania orientacji krystalicznej monokryształów za pomocą zaprojektowanego i wykonanego dyfraktometru firmy EFG. Metoda ta umożliwia wyznaczanie orientacji krystalicznej poszczególnych obszarów powierzchni pióra i zamka odlewu monokrystalicznego łopatki z dokładnością ±0,01°. Analiza uzyskanych wyników badań wskazuje, że zwiększenie prędkości wyciągania z 3 do 5 mm/min prowadzi do zmniejszenia średniej wartości kąta odchylenia α od około 6,5 do 4°. Stwierdzono jednocześnie, że różnica wartości kąta α dla prędkości wyciągania 3 i 5 mm/min jest zbliżona. Jednocześnie wykazano, że obróbka cieplna odlewów (przesycanie i starzenie) prowadzi do zwiększenia średniej wartości kąta odchylenia α dla prędkości 3 i 5 mm/min odpowiednio do około 8,5 i 6,5°. Stwierdzono także, że rozkład wartości kąta α będący miarą niejednorodności orientacji zmniejsza się dla prędkości wyciągania 3 i 5 mm/min odpowiednio do 1,8 i 1,6°.

EN

The paper presents novel method for crystal perfection investigation in single crystal turbine blades both as-cast and after heat treatment. The castings were made of CMSX-4 superalloy and cast by the Bridgman method at the withdrawal rate of 3 and 5 mm/min. Evaluation of crystal perfection was based on measurements of α angle — the angle between crystallographic growth direction [001] and the main axis of the blade z. The investigation was conducted with the use of X-ray diffraction method called Ω-scan, utilizing prototype OD-EFG diffractometer invented by EFG company (Berlin). The apparatus enables determination of the crystal orientation in the root and airfoil of turbine blade made of nickel based superalloys. The size of the measuring spot was about approx. 2 mm2 and by this size, the orientation of whole surface of turbine blade can be mapped with an accuracy of ±0.01°. It was found that increase of withdrawal rate from 3 to 5 mm/min caused a reduction in the average value of α angle from 6.5 to 4°. The scatter of α angle for both withdrawal rates is similar. Heat treatment of casting resulted in an increase of α angle to 8.5° for withdrawal rate 3 mm/min and 6.5° for 5 mm/min. The scatter of orientation decreased to 1.8 and 1.6° respectively.

9

Charakterystyka właściwości termofizycznych nadstopów niklu Mar M 200, Mar M 247 oraz Re 80

Przeliorz R.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 7

441--445

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań pojemności cieplnej właściwej oraz odporności na utlenianie odlewniczych nadstopów niklu − Mar M-200, Mar-M-247 i Rene 80. Pomiary ciepła właściwego przeprowadzono metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), przy użyciu kalorymetru wysokotemperaturowego multi HTC firmy Setaram. Badania odporności na utlenianie przeprowadzono metodą cyklicznie zmiennej temperatury. Każdy cykl obejmował szybkie nagrzewanie do temperatury 1100oC, wygrzewanie w tej temperaturze, a następnie szybkie chłodzenie w powietrzu. Stwierdzono, że najwyższą wartość ciepła właściwego Cp wykazuje stop Mar-M-200, zaś najniższą stop Mar-M-247. Stosunkowo dobrą odporność na utlenianie wykazuje stop Mar-M-247.

EN

The article presents tests results of specific heat storage capacity and oxidation resistance of nickel − based cast Mar M-200, Mar-M-247 and Rene 80 superalloys. Specific heat measurements were conducted with the use of differential scanning calorimetry (DSC), with the use of high − temperature calorimeter multi (HTC) Setaram. Oxidation resistance tests were conducted with the use of cyclic temperature change method. Each cycle consisted of heating at temperature of 1100oC and next quick cooling in air. It was proved that the biggest value of specific heat Cp was found for alloy Mar-M-200, and the lowest for alloy Mar-M -247. Relatively good oxidation resistance has been found for alloy Mar-M-247.

10

Badania granicznej krzywej tłoczenia cienkich blach żaroodpornych i żarowytrzymałych

Hyrcza-Michalska M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 8

542--545

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań z zakresu doskonalenia metodyki oceny tłoczności blach cienkich wytwarzanych z materiałów o ograniczonej odkształcalności. Reprezentantami materiałów o ograniczonej odkształcalności są blachy cienkie żaroodporne i żarowytrzymałe, wykonane z nadstopów niklu z Inconel 625 lub Inconel 718. Blachy te są przetwarzane metodami tłoczenia na elementy konstrukcji poszycia silników lotniczych. Kształtowanie wsadów wykonanych z tego rodzaju materiałów wymaga przeprowadzenia licznych symulacji numerycznych, będących podstawą procesu projektowania cyklu technologicznego dla wyrobów tłoczonych. Charakterystyki właściwości materiałów wsadowych są podstawowymi danymi definiującymi model materiałowy w procesie symulacyjnym, a graniczna krzywa tłoczenia kompleksowo opisuje odkształcalność blachy. Pozyskanie granicznych krzywych tłoczenia realizowane jest na drodze eksperymentalnej. W przypadku materiałów o ograniczonej odkształcalności, wyznaczanie granicznej krzywej tłoczenia wymaga wykorzystania techniki cięcia wodą do przygotowania próbek o określonej geometrii oraz zastosowania wspomaganego komputerowo systemu analizatora odkształceń AutoGrid. Sporządzone, zgodnie z przyjętą metodyką postępowania, graniczne krzywe tłoczenia wykorzystano praktycznie i zaimplementowano do symulacji numerycznej procesu tłoczenia przy użyciu oprogramowania Eta/Dynaform.

EN

The article presents results of research in the field of improvement of drawability evaluation methodology of thin sheet metals characterized by limited deformability. Representatives of materials with limited deformability are heat-resistant and creep-resistant sheets, made of nickel superalloys for example, of Inconel 625 or Inconel 718. These sheets are processed using stamping methods to execute elements of aircraft engines structures. Forming charges made of such materials requires a number of numerical simulations, which are the basis of the design process of the technological cycle for products stamped. The characteristics of input materials properties are the underlying data defining material model in the simulation, and comprehensive forming limiting curve describes the formability of sheet metal. Obtaining forming limit curves is performed experimentally. In the case of materials of limited deformability, setting the forming limit curve involves the use of water cutting techniques to prepare samples with the specified geometry and uses a computer-aided system of strain analyzer AutoGrid. Prepared in accordance with the adopted conduct methodology forming limit curves were practically used and implemented to numerical simulation of stamping process using Eta / Dynaform software.

11

Wybrane aspekty obróbki wiórowej wyrobów z superstopów na bazie niklu i kobaltu

Czechowski K., Stós J., Wronska I.

Obróbka Metalu

|

2014

|

nr 2

45--51

PL

Przedstawiono przykłady superstopów na bazie niklu i kobaltu. Omówiono zagadnienia obróbki wiórowej wyrobów z superstopów. Zamieszczono wybrane wyniki badań prowadzonych w tym zakresie. Przedstawiono przykładowe parametry skrawania dla toczenia i frezowania superstopów.

EN

Examples of nickel-base and cobalt-base superalloys are presented. Machining of products from superalloys is considered. Some relevant results of investigation carried out in this range are included. Examples of machining parameters for turning and milling of superalloys are given.

12

Ocena powłoki diamentopodobnej wytworzonej na podłożu nadstopu niklu IN 718 w procesach CVD wspomaganych plazmą wyładowania jarzeniowego

Poręba M., Richert M., Sieniawski J., Zawadzka P.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 4

295--298

PL

Opracowano warunki wytwarzania warstw diamentopodobnych na stopie niklu IN 718 z zastosowaniem aparatury PACVD. Prowadzono procesy w temperaturze 550°C i 600°C przez 6 godzin. Jako gazów reakcyjnych użyto metanu i wodoru. Proporcja metanu do wodoru wynosiła 1 do 200. Wykonano analizy składu fazowego powłok, badania twardości oraz przyczepności. Otrzymane powłoki diamentopodobne mają dobrą przyczepność do podłoża oraz dużą twardość (ok. 1500 HV).

EN

The aim of the study was development of the conditions for manufacturing diamond-like carbon (DLC) coatings on the IN 718 nickel based alloy using the PACVD method. The CVD processes were carried out at the temperature of 550 and 600°C during 6 hours. Methane and hydrogen in the proportion of 1:200 were used as the reaction gases. The phase composition, hardness and adhesion of the coatings were examined. The hardness of the DLC coatings was found to be about 1500 HV and they showed good adhesion to the substrate.

13

Stress-strain curves under compression for CMSX4 nickel based superalloy

Nowotnik A., Pędrak P., Rokicki P., Mrówka-Nowotnik G., Sieniawski J.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2014

|

Vol. 38, nr 3

65--77

EN

Variations of a flow stress vs. true strain illustrate behavior of material during plastic deformation. Stress-strain relationship is generally evaluated by a torsion, compression and tensile tests. Results of these tests provide crucial information pertaining to the stress values which are necessary to run deformation process at specified deformation parameters. Uniaxial compression tests at the temperature through which precipitation hardening phases process occurred (900-1200°C), were conducted on superalloy - CMSX-4, to study the effect of temperature and strain rate (ε =10 to the -4 and 4x10 to the -4 s to the -1) on its flow stress. On the basis of received flow stress values activation energy of a high-temperature deformation process was estimated. Mathematical dependences (σpl - τ i σpl - ε) and compression data were used to determine material's constants. These constants allow to derive a formula that describes the relationship between strain rate (ε), deformation temperature (τ) and flow stress σpl - ε = A1σ to the n ∙ exp(-Q / RT).

PL

Zachowanie się materiału podczas odkształcania plastycznego na gorąco charakteryzują krzywe zmiany naprężenia uplastyczniającego w funkcji odkształcenia. Do ich oceny stosowane są próby skręcania, ściskania lub rozciągania. Pozwalają określić dane niezbędne do prowadzenia procesu przeróbki plastycznej materiału z zastosowaniem odpowiednich parametrów odkształcania - temperatury i prędkości chłodzenia. W pracy przedstawiono analizę wyników badań wpływu temperatury i prędkości odkształcania (ε = 10 do - 4 i 4 x 10 do -4 s do -1) na wartość naprężenia uplastyczniającego nadstopu niklu - CMSX-4 w zakresie wartości temperatury wydzielania cząstek faz umacniających (900-1200°C) uzyskane w jednoosiowej próbie ściskania. Ustalone wartości naprężenia uplastyczniającego były podstawą do wyznaczenia energii aktywacji Q procesu odkształcania wysokotemperaturowego. Na podstawie uzyskanych danych oraz odpowiednich zależności (σpl - τ i σpl - ε) określono wartości stałych materiałowych oraz ustalono zależność prędkości (ε), temperatury odkształcenia (τ) i naprężeniem ustalonego płynięcia plastycznego σpl - ε = A1σ do n ∙ exp(-Q / RT).

14

Charakterystyki wysokotemperaturowe stopów Inconel 625 i 718

Zalecki W., Łapczyński Z., Rońda J., Gnot A.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2013

|

T. 65, nr 3

35--41

PL

Przeprowadzono doświadczenia pozwalające ocenić wielkość różnicy temperatury pomiędzy środkiem a powierzchnią próbki, a także wartość siły oporu poruszającego się układu mechanicznego symulatora Gleeble 3800 bez założonej próbki. Następnie wyznaczono wysokotemperaturowe charakterystyki (NST, NDT, DRT, SRT i BTR) stopów inconel 625 i 718 w polu „faza stała-ciecz” podczas nagrzewania i chłodzenia.

EN

Initial experiments comprised determination of core-surface temperature difference in the specimens heated according to standard procedures, as well as value of force needed to move mechanical system of Gleeble 3800 simulator without mounted specimen. The main aim of the work was to determine high temperature characteristics (NST, NDT, DRT, SRT and BTR) of nickel superalloys Inconel 625 and 718, in mushy zone during heating and cooling.

15

Analiza mikrostruktury powłokowych barier cieplnych TBC po teście cyklicznego utleniania w temperaturze 1100°C

Swadźba R., Wiedermann J., Rozmus R.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2013

|

T. 65, nr 3

29--34

PL

Powłokowe bariery cieplne (Thermal Barrier Coatings – TBC) wytwarzane metodą EB-PVD (Electron Beam Physical Vapor Deposition) stosowane są na łopatki wirujące oraz kierujące nowoczesnych silników lotniczych oraz turbin stacjonarnych w celu obniżenia temperatury pracy stopów, z których te elementy są wykonane. Stanowią one system powłok, w których skład wchodzi zewnętrzna powłoka ceramiczna ZrO2*Y2O3 (Yttria Stabilized Zirconia – YSZ) zapewniająca ochronę przed skutkami wysokiej temperatury oraz żaroodporna międzywarstwa chroniąca przed utlenianiem. W artykule przedstawiono wyniki analizy zjawisk zachodzących w powłokowych barierach cieplnych na międzywarstwie aluminidkowej modyfikowanej platyną podczas testu cyklicznego utleniania w temperaturze 1100°C. Przeprowadzono analizę zmian w mikrostrukturze międzywarstwy oraz warstwy tlenkowej Al2O3 wzrastającej podczas utleniania wysokotemperaturowego oraz scharakteryzowano obszary, w których następuje degradacja powłokowej bariery cieplnej przez odpadanie zewnętrznej powłoki ceramicznej.

EN

Thermal Barrier Coatings (TBC) produced using EB-PVD (Electron Beam Physical Vapor Deposition) method are applied on rotary and stationary blades of modern jet engines and stationary turbines in order to provide temperature reduction of the alloys these components are made of. This coating system includes a ceramic coating ZrO2*2O3 (Yttria Stabilized Zirconia – YSZ), providing protection from high temperature, and oxidation resistant bond coating. The article presents the results of phenomena analysis that occur in thermal barrier coatings on platinum modified aluminide bond coating during cyclic oxidation test at 1100°C. Changes that occur in the microstructure of the bond coat and Al2O3 oxide layer that grows during high temperature oxidation were analyzed as well as areas where the degradation of the thermal barrier coatings occurs by delamination of the top ceramic coating.

16

Stopy na osnowie fazy międzymetalicznej TiAI I ich obróbka cieplna

Szkliniarz W.

Piece Przemysłowe & Kotły

|

2013

|

9-10

8--12

PL

W artykule w oparciu o najnowsze publikacje źródłowe oraz oryginalne wyniki badań własnych przedstawiono charakterystykę nowej generacji stopów tytanu na osnowie uporządkowanej fazy międzymetalicznej TiAI, konkurencyjnych wobec konwencjonalnych stopów tytanu oraz nadstopów niklu. Przedstawiono najważniejsze właściwości tej grupy stopów oraz wskazano aktualne i możliwe obszary ich zastosowania. Charakteryzując poszczególne etapy rozwoju tych stopów w okresie ostatnich kilkudziesięciu lat, starano się udzielić odpowiedzi na pytania:, jaki jest stan aktualny i perspektywy dla tych stopów, jakie bariery należy pokonać i problemy rozwiązać, aby stały się one zamiennikami drogich i ciężkich nadstopów niklu. Scharakteryzowano także skład chemiczny poszczególnych generacji stopów, ich mikrostrukturę oraz oddziaływanie mikrostruktury na właściwości. Opisując przemiany fazowe występujące podczas nagrzewania i chłodzenia po-kazano możliwości ich wykorzystania do kształtowania mikrostruktury i właściwości w procesach obróbki cieplnej stosowanych na poszczególnych etapach wytwarzania i przetwarzania tych stopów. Szczególną uwagę poświęcono nowej, autorskiej metodzie wieloetapowej obróbki cieplnej prowadzącej do ukształtowania wymaganej mikrostruktury tej grupy stopów, której najważniejszymi etapami są: wyżarzanie ujednorodniające, cykliczna obróbka cieplna, wyżarzanie niezupełne i wyżarzanie zupełne.

EN

In this paper, based on the latest publications on the source and original results of research presents the characteristics of a new generation of titanium alloys on the base of an ordered TiAl intermetallic phase competing with conventional titanium alloys and nickel superalloys. The paper presents the main characteristics of this group of alloys and identifies current and possible areas of application. In describing the various stages of the development of these alloys in the last few decades, attempts to answer the questions: what is the current status and prospects for these alloys, the barriers to be overcome and problems to solve, so that they become substitutes for expensive and heavy nickel superalloys. Characterized also the chemical composition of each generation alloys, their microstructure and microstructure effect on the properties. Describing the phase transformations that occur during heating and cooling is shown the possibility of their use in the formation of the microstructure and Describing the phase transformations that occur during heating and cooling is shown the possibility of their use in the formation of the microstructure and properties of the thermal treatment applied at the various stages of production and processing of these alloys. Particular attention was paid to the new method, multi-stage proprietary heat treatment leads to the formation of the desired microstructure of the alloy group, whose main steps are: homogenization annealing, cyclic heat treatment, under-annealing and full annealing.

17

Symulacja komputerowa technologicznej próby lejności

Pirowski Z., Pysz S.

Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering

|

2013

|

Vol. 58, nr 1

151--156

PL

Opisano właściwości nadstopu niklu typu HAYNES 282 (H282), jego cechy użytkowe i możliwe zastosowania do pracy w wysokiej temperaturze. Stop ten dotąd stosowany jest wyłącznie po przeróbce plastycznej, a elementy wykonywane są przez obróbkę ubytkową. W Instytucie Odlewnictwa w Krakowie prowadzone są próby zastosowania tego stopu jako tworzywa odlewniczego. Podstawową trudnością jest opracowanie poprawnej technologii odlewniczej. Aby można było stosować komputerowe wspomaganie symulacyjne, potrzebna jest znajomość odpowiednich właściwości termofizycznych. Dla stopu H282 brakuje dostępnych danych w zakresie temperatur powyżej 1000oC, a ich bezpośredni pomiar w warunkach krajowych jest niemożliwy. Dlatego technologiczną próbę lejności wykorzystano do pośredniego wyznaczenia koniecznych danych, wykonując tzw. analizę odwrotną. Na tej podstawie opracowano technologię odlewniczą prostych detali i zweryfikowano ją doświadczalnie.

EN

This work presents the properties of nickel based superalloy HAYNES 282 (H282), its commercial properties and applications in high temperature environment. This alloy is usually used after working processing and machining. The Foundry Research Institute performs research work to adapt this alloy for casting. Among many problems associated with this subject, the very important one is to prepare correct casting technology for this alloy. The use of computer simulation requires information on thermophysical data of the alloy. There is lack of some properties data at temperature above 1000oC and there is no possibility to perform such studies in the country. That is the reason to use castability trial in inverse analysis for determining the desired properties. The verification of casting simulation was performed by casting of simple geometry details.

18

Structure of single-crystalline turbine blades grown from CMSX-4 superalloy

Lelątko J., Bogdanowicz W., Dercz G., Albrecht R., Rak J., Sieniawski J., Stróż D.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

317--319

EN

Nickel-based single-crystal superalloys are widely used for production of high pressure turbine blades. The studied blades were obtained in an ALD Vacuum Technologies fumace by the Bridgman technique. Crystallization process was carried out with withdraw rates of 1 mm/min, 3 mm/min and 5 mm/min. High withdraw rate of crystallization can lead to formation many different type of defects such as freckles or high and low angle boundaries, presence of other phases which may be inﬂuenced by subsequent thennal treatment. The dendrite microstructure based on the y/y' phases and they defects was characterized using X-ray topography, Laue diffraction, optical microscopy and scanning electron microscopy. The phase and microstructure were analyzed using X-ray diffraction and transmission electron microscopy. It was found that crystal orientation, lattice parameter of y' phase, concentration of defects and the quantity of y + y' eutectic structure are correlated with withdraw rate of single crystal of the superalloy. The defect concentration increase in some areas which was the result of deviation of primary dendrite arm from crystallization direction. Increase of the crystallization rate from 3 to 5 mm/min results in increase of the direction deviation of the blade axis from <001> direction from 7 to 18 angular degrees. Also, the change of the phase composition was observed. Apart from y and y' the Ni6AlTa phase was identiﬁed. The quantity of this phase increases with increasing withdraw rates of blades. The changes in defect structure, deviation direction and phase composition with the withdraw rates of single-crystal CMSX-4 will inﬂuence the turbine blades quality.

PL

Monokrystaliczne nadstopy niklu są używane do wytwarzania wysokociśnieniowych łopatek turbin. Badane w prezentowanej pracy łopatki wytworzono metodą Bridgemana. Proces krystalizacji prowadzono przy szybkości wyciągania 1 mm/min, 3 mm/min i 5 mm/min. Szybkość krystalizacji bezpośrednio wpływa na liczbę tworzących się dyslokacji, na granice nisko- i szerokokątowe oraz obecność innych faz. Struktura dendrytyczna złożona z faz y i y' i struktura defektowa były charakteryzowane za pomocą topograﬁi rentgenowskiej, dyfrakcji Lauego, mikroskopu świetlnego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego. Skład fazowy i mikrostrukturę nadstopu niklu badano, używając rentgenowskiej analizy fazowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Stwierdzono, że orientacja monokryształu, parametr sieci krystalicznej fazy y', koncentracja defektów i ilość eutektyki y + y' silnie zależą od szybkości wyciągania łopatek z nadstopu niklu. Koncentracja defektów, W niektórych obszarach zwiększa się jako wynik odchylenia kierunku wzrostu pierwotnych dendrytów od kierunku krystalizacji. Zwiększenie szybkości krystalizacji z 3 mm/min do 5 mm/min powoduje zwiększenie kąta odchylenia osi łopatki od kierunku krystalizacji <001> z 7 do 18 stopni kątowych. Równocześnie obserwowano zmiany składu fazowego nadstopu. Oprócz faz y i y' identyﬁkowano fazę Ni6AlTa. Ilość tej fazy zwiększa się wraz ze wzrostem szybkości wyciągania łopatek. Zmiany w strukturze defektów, wielkości kąta odchylenia kierunku krystalizacji oraz składu fazowego uwarunkowane szybkością wyciągania monokrystalicznych nadstopów CMSX-4 będą wpływać na parametry późniejszej obróbki cieplnej, a w konsekwencji na jakość wytwarzanych łopatek do turbin.

19

Badania technologicznej plastyczności blach cienkich przy zastosowaniu analizatora odkształceń AutoGrid®

Hyrcza-Michalska M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 8

545--549

PL

W zakresie badania i sporządzania charakterystyk technologicznej plastyczności blach cienkich stosowane są próby podstawowe i technologiczne oceny tłoczności. Ponadto wyznaczane są krzywe odkształcalności granicznej dla tłoczenia. W ocenie tej wykorzystuje się siatki podziałowe nanoszone na powierzchnie blach wsadowych, które po odkształceniu obrazują rozkłady odkształceń lokalnych na badanych powierzchniach wytłoczek. Do wyznaczania wartości odkształceń stosowane są metody pomiarowe oparte na analizie obrazu odkształconych siatek, przy użyciu mikroskopu optycznego lub cyfrowych analizatorów odkształceń lokalnych. Pomiary wykonywane są w oparciu o analizę obrazu z jednej, dwóch, a najlepiej z 4 kamer cyfrowych o wysokiej rozdzielczości. Dzięki sprzężeniu obrazu z 4 kamer, w krótkim czasie dostępne stają się rezultaty nie tylko jakościowej ale przede wszystkim ilościowej oceny wartości odkształceń na badanych wytłoczkach. W artykule przedstawiono przykład wykorzystania komercyjnego analizatora odkształceń AutoGrid® do oceny odkształcalności granicznej blachy cienkiej ze stopu Inconel 625.

EN

In the assessment of thin sheet metals technological plasticity characteristics are used basic and technological drawability tests. In addition forming limit curves are calculated for stamping processes. The evaluation used coordination nets applied to the surfaces of the plates that illustrate the deformation by local strain distributions measured after forming on the tested drawpieces surfaces. To determine the strain distribution the measurement methods based on image analysis of deformed meshes with an optical microscope or vision strain analyzer are used. The circuits with one or four digital cameras with high resolution are used for such kind measurements. By coupling 4 cameras in a short time the results of strain analysis are available like not only qualitative but also quantitative evaluation of the strain distribution on tested drawpieses. The article presents an example of using a commercial strain analyzer AutoGrid® to evaluate the limit formability of thin sheet blanks of Inconel 625 alloy.

20

Żaroodporne warstwy Al-Si wytworzone metodą zawiesinową na podłożu nadstopu niklu Inconel 617

Kochmańska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

609--612

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań prowadzonych nad opracowaniem procesu wytwarzania metodą zawiesinową żaroodpornych warstw Al-Si na podłożu nadstopu niklu Inconel 617. Elementy z naniesioną zawiesiną wygrzewano w piecu w atmosferze powietrza. Warstwy wytwarzano, stosując temperaturę wygrzewania 1000°C i 1100°C oraz czas wygrzewania 3 i 6 godzin. Wytwarzane warstwy cechuje budowa dwustrefowa. Dla uzyskanych warstw określono skład fazowy i chemiczny oraz morfologię składników fazowych mikrostruktury. Wykonano także pomiary grubości i twardości wytworzonych warstw.

EN

This paper presents results of research of aluminium-silicon coatings created by slurry method on nickel alloy Inconel 617. Samples covered with the slurry were annealed in air atmosphere. Technological parameters of coatings manufacturing were changed, i.e. annealing temperature 1000 and 1100°C, and time 3 or 6 h. The structure of obtained coatings is double-layer. The obtained coatings were investigated using: SEM, EDS, XRD methods. The thickness and microhardness tests of coatings were also performed.