Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Possibilities of using aluminide coating modifications by nickel galvanizing with introduction of additional elements: CR, SI and ZR

Góral M., Nieużyła Ł., Pytel M., Simka W., Kubaszek T.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2018

|

Vol. 42, nr 1-4

87--96

EN

The basic method of surface protection for aviation engine components manufactured from nickel super alloys is diffusion aluminization. There are four methods of forming aluminide coatings: pack cementation, above the pack, slurry, and chemical vapor deposition (CVD). The aluminide coatings are modified with various elements, e.g. Pt, Pd, Hf, Zr, Si, Cr, Y, etc. The paper show results of experiments on the use of electrochemical processes in which the modifying elements are introduced in the form of powder for galvanic bath. These processes have been combined with low-activity and high-activity aluminization, as well as zircon doping in the CVD process. It has been shown that the aluminide coatings formed in the high-activity process are characterized by Al>50% at. content. The aluminide coatings formed in the low-activity process were composed of an outer zone composed of a NiAl phase with an aluminum content <50% at. and the diffusion zone. The aluminide coatings formed during low-activity zircon doping have similar structure. The content of elements introduced with nickel was low (up to several %), which does provide for a desired increase in heat resistance of the modified coatings.

PL

Aluminiowanie dyfuzyjne jest podstawowym procesem wprowadzonym do ochrony powierzchni elementów części gorącej silników lotniczych wytwarzanych z nadstopów niklu. Warstwy aluminidkowe wytwarzane są w procesach: kontaktowo-gazowym (ang. pack cementation), gazowym bezkontaktowa (ang. above the pack), zawiesinowowym (ang. slurry) i chemicznym osadzaniu z fazy gazowej CVD (ang. Chemical Vapour Deposition). Warstwy aluminidkowe dla zwiększenia ich żaroodporności modyfikowane są pierwiastkami m.in. Pt, Pd, Hf, Zr, Si, Cr, Y. W artykule przedstawiono analizę wyników badań warstw aluminidkowych, w których pierwiastki modyfikujące wprowadzono w postaci proszku do kąpieli galwanicznej w trakcie procesu niklowania. Procesy te połączono z aluminiowaniem nisko- i wysokoaktywnym, a także cyrkono-aluminiowaniem w procesie CVD. Wykazano, że warstwy aluminidkowe wytworzone w procesie wysokoaktywnym charakteryzują się zawartością Al >50% at. W warstwie aluminidkowej wytworzonej w procesie niskoaktywnym wyodrębniono strefę zewnętrzną - kryształów fazy NiAl o zawartości Al <50% at. oraz strefę dyfuzyjną. Zbliżoną budowę miały warstwy aluminidkowe wytworzone w trakcie cyrkono-aluminiowania niskoaktywnego. Stwierdzono małe zawartości pierwiastków wprowadzanych wraz z niklem (do kilku %).

2

The structure of aluminide coatings on alloy steels in the area of the welded joints

Kochmańska A., Kochmański P., Kawiak M.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 3

131--136

EN

Preparation of aluminide coatings is used to increase the heat resistance. The coating must be frequently applied to details that were previously welded. The description of the structure of the coating in the area of the welded joint can be important when choosing the proper welding techniques. Butt joints were made using tungsten inert gas, arc welding — the method 141. The main differences between the joints are a kind of parent material and production technology (welding with or without a filler material). Parent materials for making the joins are 1.4749 (X18CrN28) and 1.4404 (X2CrNiMo17–12–2) steels. On prepared samples with joints the silicon-aluminide coating by the slurry method were produced. Samples covered by the slurry were annealed in a furnace with a protective atmosphere of argon at two temperatures 800 and 1000°C for 2 hours. To characterize the structure of the coatings electron microscopy, SEM and EDS X-ray microanalysis were used. It was found that the coatings were formed on the whole test surface. There are strong similarities between the structure of coatings produced in a given temperature despite the use of different substrates and various welded joints. Generally, the coatings produced at a temperature of 800°C are characterized by a three-layer structure, while those at 1000°C have two layers. The thickness of the coating produced at 800°C is from a range of 40 to 65 μm depending on the substrate. The thickness of coatings annealed at 1000°C is in the range of 100 to 200 μm. It is noted that the thickness of the coatings on the parent material is in any case higher than on the weld.

PL

Warstwy aluminidkowe stosowane są w celu zwiększenia żaroodporności stopów Fe i Ni. Aluminidki żelaza i niklu poprawiają odporność na wiele agresywnych środowisk [1÷ 4], w tym utlenianie [5÷10], siarkowanie [11] oraz nawęglanie [12, 13]. Właściwości warstw aluminidkowych są opisywane przez ich skład chemiczny (głównie zawartość Al) i fazowy oraz grubość [15]. Wiele urządzeń pracujących w wysokiej temperaturze, jak i wyposażenie pieców do obróbki cieplnej, jest wykonanych ze stali wysokostopowych, a spawanie jest podstawową techniką łączenia tych materiałów. Z technologicznego punktu widzenia pierwsze powinno być spawanie, a następnie wytwarzanie warstw aluminidkowych na powierzchni. W związku z tym scharakteryzowanie warstw w obszarze złącza spawanego może mieć duże znaczenie praktyczne. Głównym celem tej pracy jest określenie możliwości wytworzenia warstw Al–Si metodą zawiesinową na stalach wysokostopowych łączonych za pomocą spawania.

3

Wpływ warunków aluminiowania metodą CVD z użyciem dodatkowego generatora wewnętrznego na mikrostrukturę wytworzonych warstw

Nowotnik A., Góral M., Pytel M., Dychtoń K., Rokicki P., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

509--512

PL

Aluminiowanie metodą CVD należy do najbardziej zaawansowanych procesów obróbki powierzchniowej łopatek turbin gazowych i silników lotniczych. Rosnące znaczenie dyfuzyjnych warstw aluminidkowych jako międzywarstw dla powłokowych barier cieplnych (TBC) determinuje prowadzenie badań nad opracowaniem warstw zapewniających najlepszą możliwą przyczepność tworzącej się warstwy tlenku aluminium w powłokach TBC z warstwami ceramicznymi osadzanymi metodami LPPS lub EB- -PVD. W badaniach jako materiał podłoża zastosowano czysty nikiel (jako materiał modelowy) oraz żarowytrzymały stop niklu MAR M200 + Hf. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu warunków prowadzenia wysokoaktywnego procesu CVD na mikrostrukturę i skład chemiczny powstaj ącej warstwy aluminidkowej. Proces wytwarzania prowadzono w urządzeniu Bernex BPX Pro 325S z zastosowaniem dodatkowych granul Al-Cr umieszczonych w wewnętrznym generatorze jako wysokotemperaturowe źródło aluminium. W trakcie prób zmianie podlegała temperatura oraz czas aluminiowania. Przepływ gazów, tj. chlorowodoru i wodoru dla wszystkich procesów był stały. W przeprowadzonych badaniach stwierdzono nietypowy mechanizm tworzenia się i wzrostu dyfuzyjnej warstwy aluminidkowej, który ma charakter pośredni pomiędzy modelem wysokoaktyvvnym a niskoaktywnym. Badania mikrostruktury warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu czystego niklu wykazały obecność trzech charakterystycznych stref. Wydłużenie czasu oraz wzrost temperatury spowodował znaczne zwiększenie grubości dyfuzyjnej warstwy aluminidkowej. Badania mikrostruktury Warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu stopu MAR M200 + Hf w tym samym czasie procesu przy zróżnicowanej temperaturze wykazały ich odmienną budowę. Mechanizm wzrostu warstwy aluminidkowej jest zależny od zawartości aluminium w źródle (granule Al-Cr).

EN

Aluminizing process by CVD method belong to the most advanced surface treatment processes of gas turbine and aircraft engine blades. Growing application of aluminides diffusion layers as bond coat for thermal barrier coatings (TBC) cause more and more researches directed on ﬁnding layer which can ensure the best possible adhesion between bond coat and top coat in the TBC system formed by LPPS or EB-PVD. In the study pure nickel and high-temperature nickel-based superalloy MAR M200 + Hf were used as initial substrate materials. In the research results of various CVD aluminizing process parameters inﬁuence on microstructure and chemical composition of created aluminides coatings was presented with in-depth analysis. The aluminizing process was carried out in Brenex BPX Pro 325S machine with addition ofAl-Cr granules contained in the internal generator as a high-temperature source of aluminum. During the research different temperature and time of aluminizing were applied. The ﬂow of gases such as hydrogen chloride and pure hydrogen for all processes was constant. During the study an unusual mechanism of aluminides diffusion layer creation and growth has been observed, which has an intermediate characteristics between low-activity and high-activity models. Microstructure observation of aluminides layer formed on pure nickel substrate showed three characteristic zones. Extension of time and increase in temperature resulted in a signiﬁcant increase of the diffusion layer depth. Microstructure observation of aluminides layer formed on MAR M200 + Hfwith the same process time at different temperature showed their distinct structure. Aluminides layer growth mechanism is dependent on the aluminum content in the source material (granules Al-Cr).

4

Wpływ długotrwałego wyżarzania na mikrostrukturę dyfuzyjnych warstw aluminidkowych wytwarzanych metodą CVD na podłożu stopu MAR M200 + Hf

Góral M., Zawadzki M., Pytel M., Dychtoń K., Nowodnik A., Filip R.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

695--698

PL

W artykule przedstawiono wpływ długotrwałego wyżarzania dyfuzyjnych warstw aluminidkowych w próżni na ich mikrostrukturę, grubość, skład chemiczny i fazowy. W badaniach użyto próbek z żarowytrzymałego stopu niklu MAR M200 + Hf, które poddano aluminiowaniu oraz cyrkono-aluminiowaniu metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej CVD. Wyżarzanie prowadzono w piecu próżniowym pod ciśnieniem 10–3 Pa w temperaturze 1020°C przez 12, 16 i 20 godzin. Przeprowadzone próby wyżarzania dyfuzyjnego próbek ze stopu MAR M200 + Hf z warstwą aluminidkową wykazały duże zmiany zachodzące w ich mikrostrukturze. Zachodziły one w następującej kolejności: – po 12 h wyżarzania zaobserwowano początek koagulacji wydzieleń w strefie dyfuzyjnej, – po 16 h doszło do dalszej koagulacji wydzieleń w strefie dyfuzyjnej oraz niewielkiego zmniejszenia stężenia aluminium w powłoce (o ok. 1%); stwierdzono niewielki wzrost grubości całkowitej warstwy, – po 20 h wyżarzania zaszły duże zmiany w mikrostrukturze warstwy; zubożenie obszaru przypowierzchniowego w aluminium do ok. 24% at., poniżej zawartość aluminium rosła do ok 30%; poszerzenie strefy dyfuzyjnej, która dominuje w budowie warstwy, rozpuszczenie niektórych wydzieleń; zawartość Al w pobliżu podłoża – ok 24% at. Przeprowadzone badania wykazały, że w pierwszej kolejności przemianie podlega strefa dyfuzyjna, a następnie dochodzi do zmian w strefie zewnętrznej zbudowanej początkowo z fazy β-NiAl, w tym utworzenia fazy Ni3Al.

EN

The paper presents the influence of long-term annealing on simple and Zr-modified aluminide coatings. The base material was MAR M-200 nickel superalloy. The aluminide coating was deposited in low-activity chemical vapour deposition process. The samples (14 mm diameter) were annealed at 1020°C in vacuum for 12, 16 and 20 hours respectively. The tests of diffusion annealing showed significant changes in microstructure of the samples. The order of changes was as follows: – after the 12-hour-long annealing process initial coagulation of precipitates in the diffusion zone was observed, – after the 16-hour-long annealing process there was observed further coagulation of precipitates and a small decrease in aluminum concentration in the coating (by approx. 1%). A small increase in thickness of the coating was also noted, – after the 20-hour-long annealing process extensive changes in microstructure of the coating were observed. The increasing of external zone thickness was observed. The presence of grains with lower Al amount was detected. It suggest the presence of Ni3Al phase in the coating. The very low amount of Zr had not influence on changes in modified aluminide coating during annealing.

5

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.

6

Selection of heat treatment and aluminizing conditions for Rene 77 superalloy

Poręba M., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

598-601

EN

The influence of the CVD aluminizing of the Rene 77 superalloy carried out before and after solution treatment on the microstructure of the aluminide coating and alloy properties was studied. Depth of the diffusion type aluminide layer obtained in aluminizing process (1050°C/8 h) was about 35 um. In both cases ageing at 760°C for 4 hours was conducted in the last stage of treatment. Chemical composition and microstructure of aluminide coatings were characterized. Cyclic oxidation tests at 1100°C were performed in total time of 500 h and the creep rupture tests were carried out at 982°C for two stress levels: 124.0 and 151.7 MPa. It was found that the alloy aluminized after solution treatment exhibits better resistance to high temperature oxidation and higher creep properties comparing to the alloy aluminized before heat treatment.

PL

Prowadzono badania wpływu aluminiowania metodą CVD stopu Rene 77, wykonanego przed i po procesie przesycania, na mikrostrukturę warstwy aluminidkowej i właściwości stopu. Przyjęto schemat procesu aluminiowania i wytworzono warstwę aluminidkową o głębokości 35 um. Starzenie przeprowadzono po zakończeniu obróbki cieplno-chemicznej dla obydwu wariantów. Scharakteryzowano skład chemiczny oraz mikrostrukturę warstw aluminidkowych. Dla obu wykonanych wariantów obróbki cieplno-chemicznej przeprowadzono próbę utleniania cyklicznego w temperaturze 1100°C w łącznym czasie 500 h oraz próbę przyspieszonego pełzania w temperaturze 982°C dla dwóch poziomów naprężenia: 124,0 MPa i 151,7 MPa. Stwierdzono, że przeprowadzenie procesu aluminiowania po procesie przesycania pozwala na uzyskanie większej odporności na utlenianie stopu oraz lepszych właściwości w warunkach pełzania w porównaniu ze stopem aluminiowanym przed przesycaniem.

7

Kształtowanie mikrostruktury warstwy aluminidkowej na nadstopach niklu w niskoaktywnym procesie CVD

Yavorska M., Poręba M., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

749-752

PL

Omówiono proces kształtowania aluminidkowej warstwy wierzchniej metodą CVD na podłożu z nadstopów niklu: Inconel 713LC i René 77. Proces aluminiowania z użyciem gazowego AlCl3 prowadzono za pomocą urządzenia firmy IonBond. Pomiar głębokości warstw wykonano w badaniach mikrostruktury - mikroskop świetlny Nikon 300. Określono skład chemiczny na przekroju warstwy aluminidkowej oraz wartość współczynnika dyfuzji niklu i aluminium. Stwierdzono odrdzeniową dyfuzję niklu. Rentgenowska analiza fazowa wykazała, że podstawowym składnikiem fazowym mikrostruktury warstwy jest faza międzymetaliczna NiAl.

EN

The process of formation of aluminide surface layer on Inconel 713LC and René 77 Ni-base superalloys by CVD method was described. The process of aluminizing was carried out on IonBond equipment using AlCl3 gas. Microstructure examination and layers thickness measurements were performed by means Nikon 300 light microscope. The analysis of chemical composition in the cross-section of aluminide layer were carried out and relevant diffusion coefficient of nickel and aluminum were calculated. The outward nickel diffusion was identified. The X-ray diffraction analysis showed that the basic phase component of microstructure is NiAl intermetalic phase.