Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Problemy degradacji oraz modyfikacji hafnem aluminidkowych powłok ochronnych na elementach turbin silników lotniczych

Swadźba L., Hetmańczyk M., Mendala B.

Problemy Eksploatacji

|

2011

|

nr 4

53-64

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad strukturą powłok aluminidkowych na wybranych stopach żarowytrzymałych wytwarzanych metodą gazową (out of pack) oraz fizycznego osadzania PVD. Przedstawiono wpływ parametrów otrzymywania powłok na stopach Inconel 100 oraz Mar M 247. Wykazano zależność pomiędzy składem chemicznym stopów a strukturą oraz rozmieszczeniem pierwiastków w powłoce aluminidkowej. Wyniki badań odporności na cykliczne utlenianie powłok aluminidkowych na stopach wykazały, że najwyższą odpornością charakteryzuje się powłoka na stopie Mar M 247. Przedstawiono wyniki badań łopatek z powłokami powłok w testach silnikowych. Przeprowadzono analizę zmian na powierzchni łopatek kierujących oraz degradacji struktury w charakterystycznych przekrojach poprzecznych łopatek kierujących. Wykazano, że obszarem szczególnie narażonym na złuszczenia powłoki jest obszar wysokiego ciśnienia. Analiza degradacji struktury powłok po testach silnikowych wskazuje na lokalny charakter ataku korozyjnego. W produktach korozji stwierdzono podwyższoną zawartość siarki oraz cynku. Przedstawiono możliwość zwiększenia odporności na cykliczne utlenianie powłok aluminidkowych przez ich modyfikację hafnem. Wykazano możliwość wprowadzania hafnu do powłok aluminidkowych metodą Arc-PVD.

EN

The article presents structure investigation results of aluminide coatings deposited on heat-resistant alloys using gas phase method (out of pack) and physical vapor deposition (PVD). It describes the influence of deposition process parameters on the coatings applied on Inconel 100 and Mar M 247 alloys. A dependence of alloys' chemical composition on the structure and elements distribution of the aluminide coatings has been revealed. Cyclic oxidation tests of aluminide coatings on these alloys proved that the coating on Mar M 247 alloy exhibits the highest durability. Engine test results of coated blades are presented. The conducted analysis concerned the changes occurring on the surface of the vanes as well as structure degradation in the cross sections. It has been revealed that the high pressure area is particularly prone to coating spallation. Degradation analysis of the coatings structure after engine tests indicates a local type of the corrosion attack. An increased amount of sulfur and zinc has been found in the corrosion products. A prospect of aluminide coatings cyclic oxidation resistance increase induced by hafnium modification is presented. Arc-PVD method has been proven to be useable in introducing hafnium to aluminide coatings.

3

Modyfikacja powłok aluminidkowych uzyskiwanych metodą zawiesinową na nadstopach niklu

Góral M., Swadźba L.

Ochrona przed Korozją

|

2008

|

nr 4-5

120-123

PL

Rozwój nowoczesnych silników lotniczych wymaga stosowania zaawansowanych materiałów oraz powłok ochronnych. Jednym z najczęściej stosowanych typów pokryć są powłokowe bariery cieplne TBC. W artykule przedstawiono próby technologiczne wytwarzania powłok aluminidkowych metodą zawiesinową oraz zbadanie możliwości ich modyfikacji za pomocą proszków MeCrAlY. Uzyskane wyniki pozwalają stwierdzić,że otrzymane powłoki zawiesinowe mogą stanowić alternatywną międzywarstwę dla powłok TBC natryskiwanych plazmowo.

EN

The article presents microstructural characterization of silicon-modified aluminide coatings deposited by slurry method on Ni-superalloys and results of investigations if it is possible to modify coating by MeCrAlY powder. The SEM, LM, XRD, EDS investigation of modified coatings were performed.

4

Problemy ochrony przed korozją wybranych elementów silników lotniczych

Swadźba L., Hetmańczyk M., Mendala J., Nawrat G.

Ochrona przed Korozją

|

2006

|

nr 4

148-152

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu niszczenia (degradacji) łopatek turbiny silnika lotniczego, poddanych podczas eksploatacji silnym obciążeniom cieplnym. Łopatki były pokryte warstwami dyfuzyjnymi aluminidkowymi niskoaktywnymi (HTLA) oraz wysokoaktywnymi (LTHA), otrzymanymi metodą kontaktowo-gazową. Warstwa LTHA w stanie wyjściowym przed eksploatacją miała grubość 45 žm i zawierała fazę NiAl o zawartości poniżej 50%at. Al. Warstwa aluminidkowa HTLA zawierała powyżej 50% Al. Powłoki wytworzono na łopatkach turbiny silnika lotniczego wykonanych ze stopu na bazie niklu. Po kompleksowych badaniach naziemnych łopatki przekazano do eksploatacji i po testach silnikowych łopatki zdemontowano i przeprowadzono badania mechanizmów degradacji warstw. Wykazano, że ich niszczenie zachodzi w wyniku korozji na granicach ziarn fazy NiAl. Po osiągnięciu strefy przejściowej następuje odwarstwienie zgorzeliny. W warstwach aluminidkowych wysokoaktywnych atak korozji następuje poprzez wydzielenia bogate w pierwiastki trudnotopliwe oraz poprzez pęknięcia powstające w wyniku zmęczenia cieplnego. Przedstawiono przykłady struktur nowych typów powłok na stopach odlewniczych oraz na monokrystalicznym stopie CMSX-4. Przedstawiono również strukturę powłok aluminidkowych modyfikowanych platyną.

EN

The investigation results of the degradation process of aircraft engine turbine blades during operation which were subjected to strong cyclic thermal load have been presented in the paper. The blades were covered with chromoaluminised diffusion coatings (HTLA) and aluminium coatings (LTHA) using the gas-contact method. The coating in the initial state before operation had a thickness of 45 žm and contained the NiAl phase with a content below 50% at. Al. The aluminium coating above contained 50% at. Al. The coating was formed on the aircraft engine turbine blades made of the Ni base alloy and then after comprehensive laboratory tests they were sent for use. After operation tests the blades were dismounted and subjected to a test of the degradation mechanisms of the chromoaluminised (HTLA) and aluminium (LTHA) coatings. It was shown that the degradation process takes place as a result of corrosion on the grain boundaries of the NiAl phase until the transient zone is achieved and then there is delamination between the scale and transient zone. In the aluminium coatings the corrosion attack took place by precipitates which are rich in high-melting elements and by cracks formed as result of thermal fatigue. The structures of new types of coatings on casting alloys and on a CMSX-4 monocristalline alloy have been presented. Additionally, the structure of platinum modified aluminide coatings has been shown.