Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Comparative Analysis of Ecological Lubricants

Drabik Jolanta, Kozdrach Rafał, Wolszczak Marek, Michalski Janusz, Duszyński Grzegorz, Piątkowski Mariusz

Tribologia

|

2022

|

nr 4

17--22

EN

On the base of rheological tests, the resistance to deformation of lubricants elaborated on the base of Crambe abyssinica seed oil was evaluated. The developed lubricants were subjected to thermal and mechanical stresses, which allowed the evaluation of their resistance to the oxidation process and anti-wear properties. After tests, the rheological properties of tested lubricants were carried out by determining the complex modulus in oscillation tests. On the base of the rheological parameter, the resistance of lubricants to deformation and change of this indicator under the influence of thermal and mechanical stresses was evaluated. The carried out analysis of changes in the G* complex modulus showed that the tested lubricants show a different resistance to deformation depending on their type and depending on the impact of the extortion. It was found that the rheological index (complex modulus G*) determined in oscillation tests can be a successful criterion for the quality of pro-ecological lubricants.

PL

Na podstawie testów reologicznych oceniono odporności na deformację środków smarowych opracowanych na bazie oleju z nasion Crambe abyssinica. Opracowane środki smarowe poddano działaniu wymuszeń cieplnych i mechanicznych, co umożliwiło ocenę ich odporności na proces utleniania i właściwości przeciwzużyciowych. Po przeprowadzonych testach wyznaczono właściwości reologiczne badanych środków smarowych, wyznaczając moduł zespolony w testach oscylacyjnych. Na podstawie parametru reologicznego oceniono odporność smarów na odkształcenia i zmianę tego wskaźnika pod wpływem wymuszeń cieplnych i mechanicznych. Przeprowadzona analiza zmian modułu zespolonego G* wykazała, że badane środki smarowe wykazują zróżnicowaną odporność na odkształcenia w zależności od ich rodzaju oraz w zależności od oddziaływania wymuszeń. Stwierdzono, że wskaźnik reologiczny (moduł zespolony G*) wyznaczony w testach oscylacyjnych może z powodzeniem stanowić kryterium jakości proekologicznych środków smarowych.

2

Publisher Correction to: Characterization of the as-cast microstructure and selected properties of the X-40 Co-based superalloy produced via lost-wax casting

Rakoczy Łukasz, Grudzień-Rakoczy Małgorzata, Cygan Rafał, Rutkowski Bogdan, Kargul Tomasz, Dudziak Tomasz, Rząd Ewa, Milkovič Ondrej, Zielińska-Lipiec Anna

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e170, 2022

EN

The thermodynamical simulation predicts the phase transformation of M7C3 to M23C6, proven previously via electron microscopy. Some other reported experimental works suggest that this can also take place also during heating [22, 45, 46]. Considering this, the melting process of the primary M7C3 carbide can be that the M7C3 first undergoes a phase transformation into M23C6 and then melts, instead of directly melting. A similar conclusion was given by Gui et al. [47-49] based on experiments on the Co-based superalloy strengthened (in as-cast condition) by M7C3 and MC carbides. It was suggested that the creation of the liquid phase follows the reaction M23C6 + α→L. The reaction was initiated on the M23C6/α interface and proceeded towards the center in the range of 1280 - 1348 ˚C. Before melting, the MC eutectic carbide degenerated, and its morphology changes to a well-rounded shape. Exceeding 1400 ˚C leads to the melting reaction of MC + α→L in the X-40 Co-based superalloy.

3

Characterization of the as‑cast microstructure and selected properties of the X‑40 Co‑based superalloy produced via lost‑wax casting

Rakoczy Łukasz, Grudzień-Rakoczy Małgorzata, Cygan Rafał, Rutkowski Bogdan, Kargul Tomasz, Dudziak Tomasz, Rząd Ewa, Milkovič Ondrej, Zielińska-Lipiec Anna

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 3

art. no. e143

EN

The X-40 Co-based superalloy is often used in the aerospace industry directly in as-cast condition and its analysis in this state is essential to understand further possible phase transformations during service. With this in mind, this work focuses on characterizing the material’s as-cast microstructure, phase transformation temperatures and oxidation resistance. Observations and analyses were performed via thermodynamic simulations, X-ray diffraction (XRD), light microscopy (LM), scanning electron microscopy (SEM), scanning-transmission electron microscopy (STEM-HAADF), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), dilatometry (DIL) and differential scanning calorimetry (DSC). The microstructure of the dendritic regions consisted of the α matrix, with MC, M7C3 and M23C6 carbides being present in the interdendritic spaces. Based on DIL, it was found that precipitation of the Cr-rich carbides from the saturated α matrix may occur in the range 650-750 °C. DSC determined the incipient melting and liquidus temperatures of the X-40 superalloy during heating to be 1405 °C and 1421 °C, respectively. Based on oxidation resistance tests carried out at 860 °C, it was found that the mass gain after 500 h exposure was 3 times higher in the air than in steam.

4

An oxidation-resisitant measurement apparatus

An Dong-Yang, Dai Jing-Min, Xiao Peng

Metrology and Measurement Systems

|

2019

|

Vol. 26, nr 4

725--737

EN

On the basis of induction heating, radiation heating and liquid nitrogen refrigeration, high-temperature, medium-temperature, normal-temperature and low-temperature heating/refrigeration furnaces were designed, respectively. An apparatus with a wide temperature range and high accuracy applied to test oxidation resistance of materials has been developed based on the thermogravimetric method and the heat transfer principle. The apparatus consists of four heating/cooling systems, a specimen fixture positioning unit, a laser positioning unit, vertical and horizontal moving guide rails, and a high-precision weighing balance. The apparatus, based on the thermogravimetric method, is able to test oxidation resistance of materials. In the test, the temperature range was -180~3000°C (the highest temperature is determined by material properties). The temperature control accuracy was ±5°C. The accuracy of on-line weighing was ±0.1 mg. The measurement uncertainty was 0.2 mg. Compared with other relevant devices, this apparatus has its own advantages: simple operation, wide heating/cooling temperature range, sufficient specimen heating, high sensitivity and precision, and short heating/cooling time. The experimental results show that the developed apparatus presented in this study not only can be used for isothermal thermogravimetric tests, but also for thermal cycling tests and multi-step oxidation tests. With the effective integration of multiple heating apparatus and refrigeration apparatus, the apparatus breaks through the limitations of the heating/cooling temperature range of the existing devices, accomplishes the high-precision oxidation resistance test of materials in a wide temperature range, and will play a great role in improving the research of materials.

5

Properties of Type SiMo Ductile Irons at High Temperatures

Roučka J., Abramová E., Kaňa V.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 2

601--607

EN

Ductile irons of the type of Si-Mo are characterized by increased resistance to long-term influence of high temperatures and cyclic temperature changes. They are mainly used in castings of combustion engine exhaust piping and other castings utilized at temperatures of up to 850°C. The aim of the study is to verify the mechanical properties of non-alloyed cast iron EN CSN GJS 450, SiMo4-0.5 and SiMo5-1 ductile irons at temperatures of 700 to 800°C, and the extent of their superficial oxidation after longterm annealing at a temperature of 900°C. Via chemical microanalysis the composition of oxidation products in the surface layer was evaluated.

6

A Study on the Electrical Characteristics and Oxidation Resistance of the STS434L-High Chrome Powder Green Compact at the High-Temperature

Park J. W., Jung W. Y., Park D. K., Ahn I. S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

431--435

EN

Metallic oxide layer of heat resistant element contributes to the high-temperature oxidation resistance by delaying the oxidation, and also has positive effect on the electrical resistivity increase. In this study, the green compacts of Fe-Cr-Al powder mixed with STS434L were oxidized at 950°C up to 210 hrs in order to consider the effect of metal oxide on the oxidation and electrical resistance. It exhibited the low oxidation resistance in case of 434L only, however it increased as the amount of Fe-Cr-Al powder in the 434L compact. The higher electrical resistivity was observed at the Fe-Cr-Al compact with and 434L powder. The metal oxides of (Fe0.6C0.4)2O3, Cr2O3, and Fe2O3 contributed to the electrical resistivity, whereas Al2O2 took a role of oxidation resistance.

7

Resistance of WE43 and ZRE1 Magnesium Alloys to Gas Corrosion

Przeliorz R., Piątkowski J.

Archives of Foundry Engineering

|

2017

|

Vol. 17, iss. 2

217--221

EN

In spite of the fact that in most applications, magnesium alloys are intended for operation in environments with room temperature, these alloys are subject to elevated temperature and oxidizing atmosphere in various stages of preparation (casting, welding, thermal treatment). At present, the studies focus on development of alloys with magnesium matrix, intended for plastic forming. The paper presents results of studies on oxidation rate of WE43 and ZRE1 magnesium foundry alloys in dry and humidified atmosphere of N2+1%O2. Measurements of the oxidation rate were carried out using a Setaram thermobalance in the temperature range of 350-480°C. Corrosion products were analyzed by SEM-SEI, BSE and EDS. It was found that the oxide layer on the WE43 alloy has a very good resistance to oxidation. The high protective properties of the layer should be attributed to the presence of yttrium in this alloy. On the other hand, a porous, two-layer scale with a low adhesion to the substrate forms on the ZRE1 alloy. The increase in the sample mass in dry gas is lower than that in humidified gas.

8

Odporność na utlenianie warstw krzemkowych na molibdenie i stopie TZM

Moskal G., Witala B., Mościcki A., Kałamarz P., Supernak W., Niemiec D., Wrona A., Osadnik M.

Ochrona przed Korozją

|

2016

|

nr 2

46--52

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań charakteryzujące odporność na utlenianie krzemowanego metodą proszkową czystego molibdenu oraz stopu TZM, zawierającego dodatkowo tytan, cyrkon oraz węgiel. Badania odporności na utlenianie przeprowadzono w powietrzu w temperaturze 1200°C w warunkach quasi izotermicznych. Próbki do badań pobierano po 25, 50 i 100 godzinach testu. Wykazano, że o trwałości powłoki krzemkowej na molibdenie i jego stopach decyduje jej jakość, a szczególnie obecność pęknięć i ich zdolność do samozaleczania. W powłokach typu MoSi2 obecność pęknięć penetrujących do materiału podłoża gwałtownie przyspiesza proces niszczenia stopu podłoża, a efekt samozaleczania nie jest obserwowany. W obszarach powłoki wolnych od pęknięć jej trwałość w warunkach utleniania była bardzo dobra.

EN

Results of investigations characterizing oxidation resistance of pure Mo and TZM alloy (with addition of Ti and Zr) after siliconizing process in activated pack were showed in this article. The oxidation test was made in laboratory air at temperaturę 1200°C in quasi isothermal conditions. The specimens to microstructural investigations were taken after 25, 50 and 100 hours of exposure. The durability of silicide’s coatings on Mo and TZM alloy is related strongly to their quality and especially to: presents of microracks as well as ability to self-healing process. In the case of MoSi2 type of coatings the presents of deeply penetrating microcracks suddenly increased the failure process of substrate materials, and the self-healing effect was not observed. In the areas of coatings free from discontinuities the durability of silicide layer was very good in oxidation test condition.

9

VO2(B) conversion to VO2(A) and VO2(M) and their oxidation resistance and optical switching properties

Zhang Y.

Materials Science Poland

|

2016

|

Vol. 34, No. 1

169--176

EN

Vanadium dioxide VO2 has been paid in recent years increasing attention because of its various applications, however, its oxidation resistance properties in air atmosphere have rarely been reported. Herein, VO2 (B) nanobelts were transformed into VO2 (A) and VO2 (M) nanobelts by hydrothermal route and calcination treatment, respectively. Then, we comparatively studied the oxidation resistance properties of VO2 (B), VO2 (A) and VO2 (M) nanobelts in air atmosphere by thermo-gravimetric analysis and differential thermal analysis (TGA/DTA). It was found that the nanobelts had good thermal stability and oxidation resistance below 341 degrees C, 408 degrees C and 465 degrees C in air, respectively, indicating that they were stable in air at room temperature. The fierce oxidation of the nanobelts occurred at 426, 507 and 645 degrees C, respectively. The results showed that the VO2 (M) nanobelts had the best thermal stability and oxidation resistance among the others. Furthermore, the phase transition temperatures and optical switching properties of VO2 (A) and VO2 (M) were studied by differential scanning calorimetry (DSC) and variable-temperature infrared spectra. It was found that the VO2 (A) and VO2 (M) nanobelts had outstanding thermochromic character and optical switching properties.

10

Microstructure and Oxidation Resistance of Laser Remelted Plasma Sprayed Nicraly Coating

Niemiec D., Moskal G., Carski Ł.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2B

1183--1191

EN

The article presents results of research relating to the impact of laser treatment done to the surface of plasma sprayed coatings NiCrAlY. Analysis consisted microstructure and oxidation resistance of coatings subjected to two different laser melting surfaces. The test were performed at a temperature 1000°C the samples were removed from the furnace after 25, 300, 500, 750 and 1000 hours. The investigations range included analysis of top surface of coatings by XRD characterization oxides formed types and microscopic investigations of coatings morphology

11

Wpływ warunków tarcia na charakterystyki tribologiczne smarów plastycznych

Drabik J.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2015

|

nr 201

118--130

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych realizowanych w różnych warunkach tarcia, w obecności nietoksycznych smarów plastycznych. Oceniono wpływ warunków tarcia na charakterystyki przeciwzużyciowe i przeciwzatarciowe oraz trwałość użytkową ekologicznych smarów plastycznych. Charakterystyki tarciowe smarów wyznaczono na podstawie testów realizowanych w warunkach stałego jak i liniowego wzrostu obciążenia węzła tarcia oraz w warunkach działania wymuszeń cieplnych. Po testach oceniono wpływ warunków tarcia na zmiany zachodzące na powierzchni tarcia oraz na zmianę jakości badanych smarów. Do identyfikacji zmian zachodzących w warstwie wierzchniej pod wpływem tarcia zastosowano technikę SEM/EDS. Natomiast do oceny zmian odporności oksydacyjnej smarów zastosowano różnicową kalorymetrię skaningową DSC. Na podstawie uzyskanych rezultatów oceniono skuteczność działania zastosowanych smarów plastycznych i ich możliwość pracy w węzłach tarcia narażonych na działanie wymuszeń mechanicznych i cieplnych.

EN

The article presents the results of tribological tests carried out under different conditions of friction, in the presence of non-toxic greases. Rated influence of friction on the characteristics antiscuffing non-toxic greases. Friction characteristics were determined on the basis of tests carried out under constant and linear load increases friction and heat extortion operating the quality of the tested lubricants. To identify changes in the surface layer due to the friction applied analysis SEM/EDS. The change in the oxidation resistance of lubricants was determined by differential scanning calorimetry DSC. Based on the results evaluated possible use of lubricants in under conditions of inechanical and thermal.

12

Cu based composite materials reinforced with Al-Cr preform produced by reactive melt infiltration

Naplocha K.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 2

78--82

EN

Composite materials were produced by reactive infiltration of a porous intermetallic Al9Cr4 preform whose structure was developed during combustion synthesis. Compacts of Al and Cr powders with a stoichiometric ratio of Al/Cr equal to 9/4 were placed and ignited in a microwave reactor. Due to the low enthalpy of the reaction, the samples were preheated. The reaction starts with partial melting of the Al particles producing a homogeneous structure with open porosity. The synthesis proceeded by intermediate phase transformations reaching a maximum temperature of ca. 1000°C. Next, the preforms were pressure infiltrated with molten Cu with interfacial diffusion of the composite elements. The intermetallic compound decomposed releasing Al which saturated the matrix and formed a Cu9Al4(Cr) phase. Simultaneously, the preform transformed into a mixture of globular precipitates of Cr52Al35Cu13 embedded in the Cu47Al41Cr12 phase. The produced composite materials exhibit significant heat and oxidation resistance. The developed protective layer was composed of Al2O3 oxides doped with Cr and Cu and growth with parabolic oxidation kinetics.

PL

Materiały kompozytowe wytwarzano metodą infiltracji reaktywnej porowatych międzymetalicznych preform Al9Cr4, których strukturę wykształcono poprzez syntezę spaleniową. Wypraskę z mieszaniny proszków Al oraz Cr o stosunku stechiometrycznym Al/Cr równym 9/4 umieszczano w reaktorze mikrofalowym, gdzie inicjowano syntezę. Z powodu niskiej entalpii reakcji próbki wstępnie podgrzewano, a reakcja rozpoczynała się od częściowego nadtopienia cząstek Al i rozprzestrzeniała na całą próbkę, tworząc jednorodną strukturę z otwartą porowatością. W trakcie syntezy powstawały fazy pośrednie, a jej maksymalna temperatura dochodziła do ok. 1000°C. Tak przygotowane preformy poddawano infiltracji ciśnieniowej ciekłą Cu, podczas której dochodziło do dyfuzji i wymiany pierwiastków pomiędzy osnową a umocnieniem. Związek międzymetaliczny uwalniał Al, które nasycało osnowę i ostatecznie tworzyło związek Cu9Al4(Cr). Równocześnie preforma przekształcała się w mieszaninę globularnych wydzieleń Cr52Al35Cu13 osadzonych w związku Cu47Al41Cr12. Wytworzone kompozyty cechują się wysoką odpornością na utlenienie w podwyższonych temperaturach. W trakcie utleniania rozwija się zwarta ochronna warstewka tlenków Al2O3 domieszkowana Cr i Cu. Jej powolny wzrost ma charakter paraboliczny.

13

Characteristics Of The Porous Body Sintered By Nano-Sized Fe-Cr-Al Alloy Powder

Lee S.-I., Lee S.-H., Gu B.-U., Lee D.-W., Kim B.-K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1275--1279

EN

Porous metal with uniform honeycomb structure was successfully produced by sintering using Fe-Cr-Al nano powder, which was prepared by the pulsed wire evaporation (PWE) in ethanol. Its process consisted of the several steps; 1) coating on the surface of polyurethane sponge with the liquid droplets generated from the ethanol-based slurry where the Fe-Cr-Al nano powders were uniformly dispersed, 2) heat treatment of debinding to remove the polyurethane sponge and 3) sintering of the porous green body formed by Fe-Cr-Al nano powders. The strut thickness of porous Fe-Cr-Al was increased by the increase of spraying times in ESP step. Also, The shrinkages and the oxidation resistance of the sintered porous body was increased with increase of sintering temperature. The optimal sintering temperature was shown to 1450°C in views to maximize the oxidation resistance and sinterability.

14

Wpływ stanu powierzchni na proces utleniania powłok typu NiCrAlY na stopie Inconel 625

Niemiec D., Moskal G., Mikuśkiewicz M., Mościcki A., Carski Ł., Jasik A.

Ochrona przed Korozją

|

2014

|

nr 7

255--261

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące charakterystyki odporności na utleniania natryskanej plazmowo powłoki NiCrAlY o różnym sposobie przygotowania powierzchni natryskanej plazmowo na stopie Inconel 625. Analizie poddano powłoki w stanie po natryskiwaniu cieplnym oraz po procesie szlifowania. Ocenie poddano odporność na utlenianie obu typu warstw w warunkach testu w temperaturze 1000°C przez czas 1000 godzin. Zakres badań obejmował analizę stanu warstwy wierzchniej powłok przy użyciu badań dyfrakcyjnych składu fazowego oraz badań mikroskopowych pozwalających na ocenę budowy warstwy.

EN

The article presents the results of the examination related to characterization of oxidation resistance of NiCrAlY coatings with different types of top-surface conditions, deposited on substrate alloy of Inconel 625 type. Coated specimens with conditions as sprayed and after grinding process were analyzed. Evaluation of oxidation resistance of both types of coatings was made during test of oxidation at temperature 1000°C by 1000 hours of exposure. The range of investigations included analysis of top surface of coatings by XRD characterization of formed oxides types and microscopic investigations of coatings morphology.

15

Properties of γ-Ni+γ’ composite coatings transformed from Ni+Al electrodeposits

Konieczny M., Szwed B., Kardynał I.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 1

33--37

EN

Composite γ-Ni+γ’ coatings on an iron substrate were developed by the conversion of Ni+Al electrodeposits with dispersed Al particles in an Ni matrix. The conversion was made by vacuum annealing at 900°C for 3 h under a uniaxial pressure of 1 MPa and full-density composite coatings were obtained. A nickel interlayer was successfully employed to block the mutual diffusion between the iron substrate and aluminium and therefore hard and brittle Fe-Al intermetallics were not formed. The oxidation resistance of as-plated Ni and γ-Ni+γ’ composite coatings at 1000°C was compared. After 100 hours at 1000°C, a mass gain of oxides for the γ-Ni+γ’ coating was about 7 times less than for the nickel coating. The γ-Ni+γ’ coating follows parabolic oxidation kinetics, which implies that oxidation is bulk-diffusion controlled. SEM/EDS and XRD characterization showed that during oxidation, a thin continuous Al2O3 layer is formed below the matrix of an NiAl2O4 spinel. The wear mass loss of the γ-Ni+γ’ coatings was found to be about 3 times smaller than the as-plated Ni and Ni+Al coatings. Moreover, the γ-Ni+γ’ coatings oxidised for 20 h, containing very hard and wear-resistant Al2O3 particles, show the smallest wear mass loss of all the tested materials.

PL

Warstwy kompozytowe γ-Ni+γ’ na podłożu żelaza zostały wytworzone na drodze galwanicznych powłok Ni+Al. Konwersji dokonano poprzez wygrzewanie w próżni w temperaturze 900°C przez 3 godziny pod naciskiem. Uzyskano nieporowate powłoki kompozytowe. Zastosowana warstwa niklu skutecznie zablokowała dyfuzję pomiędzy podłożem z żelaza oraz cząstkami aluminium i dlatego w badanych próbkach nie stwierdzono występowania kruchych faz z układu Fe-Al. Porównano odporność na utlenianie w temperaturze 1000°C galwanicznej powłoki niklowej oraz powłoki kompozytowej γ-Ni+γ’. Stwierdzono, iż przyrost masy tlenków dla warstwy kompozytowej był około 7-krotnie mniejszy niż dla powłoki niklowej. Określono także kinetykę przyrostu masy tlenków. Badania z wykorzystaniem metod SEM/EDS oraz XRD pozwoliły scharakteryzować powstałe podczas utleniania produkty. Stwierdzono, że na niklu powstawały warstwy NiO, a warstwy tlenków na kompozycie γ-Ni+γ’ składały się z NiAl2O4, pod którymi występowały ciągłe warstewki Al2O3. Testy trybologiczne wykazały, że ubytek masy warstw kompozytowych γ-Ni+γ’ był około trzy razy mniejszy niż galwanicznych warstw niklowych oraz kompozytowych warstw Ni+Al. Ponadto stwierdzono, że utleniane przez 20 h warstwy γ-Ni+γ’ miały najmniejszy ubytek masy podczas prób ścierania spośród wszystkich badanych materiałów. Efekt ten pojawiał się po czasie badania dłuższym niż 25 minut, gdy zostały odsłonięte w warstwie twarde i odporne na ścieranie cząstki Al2O3.

16

Microstructure and oxidation resistance of an aluminide coating on the nickel based superalloy Mar M247 deposited by the CVD aluminizing process

Zielińska M., Zagula-Yavorska M., Sieniawski J., Filip R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 3

697--701

EN

An investigation was conducted to synthesize βNiAl coating on the nickel based superalloy Mar M247 in a chemical vapor deposition process (CVD). The low activity process of aluminizing was carried out for 8 hours at the temperature 1050°C. Surface morphology and cross-section microstructure of the diffusion coating were studied and compared by using an optical microscope, a scanning electron microscope (SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy and an X-ray diffractometer. It was found that aluminide coating with the thickness of 37 μm consisted of two layers: an outer one and the inner interdiffusion one. The outer layer consists of single phase βNiAl. The inner one, consisted of βNiAl phase and carbides: MC and M23 C6 types which were originally present in the substrate. Cyclic oxidation test was performed at 1000°C for 1000h in the air atmosphere. The aluminized samples exhibited a small mass increase and the α- Al2 O3 oxide formed during oxidation test had a good adherence to the coating. The decrease of aluminum content in the coating with the prolongation of the oxidation time and the phase transformation of βNiAl to γ’ Ni3 Al and to γNi solid solution were observed. The samples without the coating showed a strong mass decrease in comparison to the coated samples.

XX

Niskoaktywny proces aluminiowania prowadzono w temperaturze 1050°C i w czasie 8 h. Badania mikrostruktury na przekroju oraz powierzchni warstwy dyfuzyjnej prowadzono za pomoca mikroskopu optycznego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w detektor EDS. Skład fazowy określano metodą rentgenowskiej analizy fazowej. Uzyskano warstwę aluminidkową o grubości 37 μm składająca się z dwóch stref: zewnętrznej oraz wewnętrznej (dyfuzyjnej). Strefa zewnętrzna składa się z fazy βNiAl. Natomiast wewnętrzna - z fazy βNiAl oraz węglików typu MC oraz M23C6. Badania cyklicznego utleniania prowadzono w temperaturze 1000°C i w czasie 1000 h w atmosferze powietrza. Podczas utleniania warstwy aluminidkowej powstaje tlenek α-Al2O3 o dobrej przyczepności do warstwy dyfuzyjnej. Zwiększenie czasu utleniania od o do 1000 h powoduje zmniejszenie zawartości aluminium oraz przemianę fazową β-NiAl do γ’-Ni3Al i do stałego roztworu γ-Ni. Materiał bez warstwy aluminidkowej charakteryzuje się większą szybkością utleniania w porównaniu do materiału z warstwą aluminidkową.

17

Oxidation behaviour of palladium modified aluminide coatings deposited by CVD method on nickel-based superalloys under air atmosphere

Zagula-Yavorska M., Kubiak K., Sieniawski J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2012

|

Vol. 55, nr 2

848--854

EN

Purpose: In this paper the oxidation resistance of palladium modified aluminide coatings deposited by CVD method on nickel-based superalloy was evaluated. Design/methodology/approach: Palladium coatings 3 and 7 μm thick were deposited by the electroplating process. The heat treatment of electroplating coatings at the temperature 1050 °C for 2 h under argon atmosphere was performed. Low activity CVD aluminizing process of palladium heat treated coatings (3 and 7 μm thick) at the 1050°C for 8 h using IonB ond equipment was performed. Oxidation resistance was evaluated at 1100°C for 1000 h in air atmosphere using furnace of Czylok company. The microstructure investigations of palladium modified aluminide coatings were conducted by the use of optical microscope (Nikon Epiphot 300) and a scanning electron microscope (Hitachi S-3400N) equipped with an Energy Dispersive Spectroscope EDS (VOYAGER of NORAN INSTRUMENTS). The phase composition was identified by X-ray (ARL X’TRAX) diffractometer. The surface roughness parameter - Ra of modified aluminide coatings was evaluated by Perthometer S2 MAHR equipment. Findings: The microstructure of palladium modified aluminide coatings (3 and 7 μm thick) consists of (Ni,Pd)Al phase and two zones: outer and internal one. Low activity CVD aluminizing at 1050 °C for 8 h causes the increase of surface roughness parameter of modified coatings. The increase of platinum thickness from 3 to 7 μm causes a greater surface roughness of aluminide coatings. On the ground of the obtained results, it was found that palladium modification of aluminide coatings to increases the oxidation resistance of CMSX 4 Ni-base superalloy. Practical implications: The palladium modified aluminide coatings are used as an alternative for platinum modified aluminide coatings in turbine blades of aircraft engines. Originality/value: It was proved that palladium modification of aluminide coatings has a positive effect on the oxidation resistance of CMSX 4 Ni-base substrate.

18

Poprawa odporności na korozję wysokotemperaturową elementów wykonanych ze stopów tytanu na osnowie fazy międzymetalicznej γ (TiAl)

Góral M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

324--327

PL

Stopy tytanu na osnowie fazy międzymetalicznej γ (TiAl) charakteryzują się dużą względną wytrzymałością na rozciąganie oraz dobrą żaroodpornością do 800°C. Stopy tytanu γ (TiAl) mogą zastąpić więc nadstopy niklu w niektórych ich zastosowaniach, np. łopatki turbiny niskiego ciśnienia silnika lotniczego, wirnik turbosprężarki samochodowej. Jedną z barier w szerokim zastosowaniu tych materiałów są większe koszty wytwarzania w porównaniu z nadstopami niklu. Mała odporność na utlenianie stopów tytanuγ (TiAl) powoduje, że temperatura ich pracy jest <800°C. Podczas ich utleniania powstaje wielowarstwowa zgorzelina złożona z mieszaniny tlenków TiO 2 i Al 2O3. W porównaniu ze zwartą, szczelną zgorzeliną Al 2O3 nie stanowi ona bariery przed dalszym procesem utleniania. Stosowanie dodatków stopowych zwiększających odporność na utlenianie oraz zmniejszających kruchość stopów γ (TiAl) jest mało skuteczne. Analiza danych literaturowych wskazuje, że obecnie poprawę zapewnia wytworzenie na ich powierzchni warstw ochronnych. W pracy przedstawiono charakterystykę stosowanych i opracowywanych metod poprawy odporności na utlenianie i korozję stopów tytanu γ (TiAl). Omówiono metody wytwarzania warstw na stopach γ (TiAl), w szczególności aluminidkowych na osnowie faz TiAl 2 i TiAl3. Przedstawiono aktualnie prowadzone w Polsce badania w tym zakresie oraz tendencje w rozwoju warstw ochronnych na podłożu stopów na osnowie fazy międzymetalicznej.

EN

Titanium alloys based on the γ (TiAl) intermetallic phase are characterized by high relative tensile strength and heat resistance up to a temperature of 800°C. γ (TiAl) titanium alloys can replace nickel superalloys in some of their applications, e.g. low pressure turbine blades of aircraft engines and the rotors of turbochargers applied in the automotive industry. High manufacturing costs are one of the limitations in the application of those materials in comparison to nickel superalloys. The low oxidation resistance of γ (TiAl) titanium alloys makes their service temperature below 800°C. A multilayer scale consisting of a mixture of TiO 2 and Al2O3 forms during the oxidation process of those alloys. It does not limit the process of further oxidation compared to the compact and tight Al2O3 scale. The application of alloy additions which improve oxidation resistance and decrease the brittleness of γ (TiAl) alloys is not efficient enough. The analysis of literature data indicates that the deposition of a protective layer improves this kind of resistance. The characterization of the used and developed methods of improving the oxidation and corrosion resistance of γ (TiAl) titanium alloys are presented in the paper. The methods of obtaining layers on γ (TiAl) alloys, particularly aluminide layers based on TiAl 2 and TiAl3 phases are described in the paper. The research, currently conducted in Poland concerning this issue and tendencies in the development of protective layers based on alloys on the intermetallic phase are presented.

19

Some properties of platinum and palladium modified aluminide coatings deposited by CVD method on nickel-base superalloys

Zagula-Yavorska M., Sieniawski J., Gancarczyk T.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 2

503-509

EN

In the paper some functional properties (hardness and oxidation resistance) of platinum and palladium modified aluminide coatings deposited by the CVD method on a nickel-based superalloy were determined. The platinum and palladium microlayers, 3 μm thick were deposited by electroplating process. The heat treatment of electroplating microlayers was performed for 2h at the temperature 1050 degree Celsjus in an argon atmosphere as to increase adhesion between the coating and the substrate. The low activity CVD aluminizing process of platinum heat treated coatings 3 μm thick at the 1050degree Celsjus for 8h using IonBond equipment was performed. The effects of aluminizing process were verified by the use of an optical microscope (microstructure and coating thickness); a scanning electron microscope and an energy dispersive spectroscope (chemical composition of the surface and cross-section of the modified aluminide coating). The hardness measurements on the cross-section of nonmodified and platinum or palladium modified aluminide coatings were performed. Oxidation tests of modified aluminide coatings at the 1100 degree Celsjus for 1000 h in the air atmosphere were carried out. On the grounds of the obtained results it was found that the main phase of the platinum modified aluminide coating is β-(Ni,Pt)Al. Consequently, the palladium modification of aluminide coating causes the formation of β-(Ni,Pd)Al phase. The platinum modified aluminide coating has better oxidation resistance than nonmodified and palladium modified aluminide coating. The XRD analysis of the surface of oxidized platinum modified aluminide coating confirmed the presence of the thermodynamically stable oxide layer Al2O3, that has good protective properties. The oxides of NiAl2O4, Al1:98Cr0:02O3 and TiO2 were found on the surface of the palladium modified aluminide coating after 1000 h oxidation at the 1100 degree Celsjus the in the air atmosphere.

PL

W pracy określono niektóre właściwości użytkowe (twardość oraz żaroodporność) warstwy aluminidkowej modyfikowanej platyną i palladem wytworzonej metodą CVD na podłożu nadstopów niklu, polikrystalicznym Inconel 713 LC i monokrystalicznym - CMSX 4. Powlokę platyny i palladu (grubość - 3μm) wytworzono metodą galwaniczną. Poprawę przyczepności powłoki galwanicznej do podłoża uzyskano przez wygrzewanie w temperaturze 1050 stopni Celsjusza w czasie 2 h w atmosferze argonu. Warstwę aluminidkowa wytworzono w procesie niskoaktywnym CVD (temperatura - 1050 stopni Celsjusza, czas - 8h). Efekty procesu aluminiowania weryfikowano w badaniach mikroskopowych (mikrostruktura i głębokość warstwy) oraz w analizie składu chemicznego na powierzchni i przekroju warstwy modyfikowanej. Pomiary twardości prowadzono na przekroju niemodyfikowanej warstwy aluminidkowej oraz warstwie modyfikowanej platyna i palladem. Próbę zmęczenia cieplnego wykonano w temperaturze 1100 stopni Celsjusza i w czasie 1000 h w atmosferze powietrza. Analiza uzyskanych wyników badan pozwała stwierdzić, ze głównym składnikiem fazowym mikrostruktury modyfikowanej platyną warstwy aluminidkowej są kryształy fazy &beta ;-(Ni,Pt)Al. Modyfikowanie palladem warstwy aluminidkowej prowadzi do tworzenia się kryształów fazy &beta ;-( -(Ni,Pd)Al jako głównego składnika fazowego mikrostruktury warstwy. Warstwę aluminidkowa modyfikowaną platyną charakteryzuje większa żaroodporność w porównaniu do warstwy aluminidkowej modyfikowanej palladem lub niemodyfikowanej. Analiza składu fazowego na powierzchni warstwy aluminidkowej modyfikowanej platyna po próbie zmęczenia cieplnego wykazała obecność zgorzeliny składającej sie z termodynamicznie stabilnego tlenku Al.2O3: Tlenek NiAl2O4; Al1:98Cr0:02O3 oraz rutyl TiO2 zaobserwowano na powierzchni warstwy aluminidkowej modyfikowanej palladem po 1000 h utleniania w temperaturze 1100 stopni Celsjusza w atmosferze powietrza.

20

Utlenianie materiału termoelektrycznego CoSb3 z warstwą Cr-5Si nanoszoną metodą PVD

Godlewska E., Zawadzka K., Marks K.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 6

322-324

PL

Materiały na bazie trójantymonku kobaltu CoSb3, używane są jako elementy generatorów termoelektrycznych. Ze względu na niską stabilność termiczną i chemiczną ich temperatura pracy zwykle nie przekracza 450°C. W powietrzu ulegają reakcji z tlenem, przy czym tworzy się gruba wielowarstwowa zgorzelina, natomiast w warunkach beztlenowych wykazują tendencję do utraty antymonu przez sublimację. Niniejsza praca prezentuje wyniki badań nad właściwościami ochronnymi warstw Cr-5Si (% at.) osadzonych na materiale termoelektrycznym CoSb3 metodą impulsowego rozpylania magnetronowego. Spodziewanym efektem modyfikacji powierzchni było wytworzenie in-situ wielowarstwowej powłoki ceramiczno-metalicznej, która stanowiłaby barierę zarówno dla dyfuzji tlenu jak i antymonu. Przeprowadzono testy utleniania w powietrzu w temperaturze 500 i 600°C. Degradację materiału w czasie, spójność i przyczepność warstw oraz zasięg reakcji i dyfuzji oceniano na podstawie systematycznych analiz powierzchni, przełomów oraz przekrojów poprzecznych. Badano mikrostrukturę oraz zmiany składu chemicznego i fazowego. Stwierdzono, że warstwy Cr-5Si, o grubości 2-3 žm zapewniają skuteczną ochronę materiału CoSb3 przed utlenianiem w temperaturze 500°C.

EN

Materials based on cobalt triantimonide CoSb3 are used as elements of thermoelectric generators. Due to low chemical and thermal stability their working temperature usually does not exceed 450°C. When exposed to air, they readily react with oxygen producing a thick multilayer scale, while in oxygen-free atmospheres they undergo degradation as a result of antimony loss. This paper presents investigations on the protective properties of Cr-5Si (at%) layers deposited on the surface of thermoelectric material CoSb3 by a pulse magnetron sputtering technique. The expected outcome of this treatment was in-situ formation of a multilayer ceramic-metallic coating, which would play a role of a diffusion barrier for oxygen and antimony. Oxidation tests were performed in air at 500 and 600 °C. Degradation of the material in time, coating integrity and adherence as well as extent of reaction and diffusion were evaluated on the basis of systematic analyses of surfaces, fractures and cross-sections in terms of microstructure, phase composition and chemical composition. It has been stated that the Cr-5Si layers, thickness of 2-3 žm, provide good protection for the CoSb3 material against oxidation at 500°C.