Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental confirmation of high-temperature phase boundaries in the nickel-rich part of Ni-Al-Cr system

Maciąg T., Migas D., Płachta A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e203, 2022

EN

Precise determination of the course of phase boundaries is particularly important for alloys operating at elevated temperatures. In the case of multi-component materials such as nickel superalloys, computational methods are often used for this purpose. They are based on binary and ternary systems and require reliable experimental data. Commonly used research methods for determining phase boundaries at elevated temperature have a number of limitations and it is difficult to interpret their results without the support of other studies. This work presents a series of experiments to confirm the course of phase boundaries γ′/(γ′ + γ) and (γ′ + γ)/γ in Ni-Al-Cr system, particularly at 600 °C. For this purpose, a series of alloys from Ni-rich part of Ni–Al-Cr ternary system was prepared by vacuum induction melting (VIM) and casting into graphite mold under an argon protective atmosphere. Samples after machining were subjected to compression tests using the Gleeble 3800 thermomechanical simulator at room temperature as well as directly at 600 °C after pre-heating at 1100 °C. Stress–strain curves of various character were obtained and were associated with the appropriate phase structure confirmed by X-ray diffraction (XRD) analysis. The relationship between the phase structure of the studied alloys and their mechanical properties has been proven. Compression results were compared with the results of hardness measurements, high-temperature calorimetric solution method and differential thermal analysis (DTA). The obtained results showed a very good agreement in terms of the course of the γ′/(γ′ + γ) and (γ′ + γ)/γ phase boundary in Ni-Al-Cr system.

2

The Oxide Scales Formed on Different Co-Ni Based Superalloys During Isothermal Oxidation at 800 and 900°C

Migas D., Kierat M., Moskal G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 1

5--14

EN

In this investigation, the formation of oxide scales on different Co-Ni based superalloys of γ–γ′ type was analyzed. Co-20Ni-7Al-7W (at.%) alloy as well as its W-free modifications based on Co-Ni-Al-Mo-Nb and Co-Ni-Al-Ta systems was analyzed under conditions of high temperature oxidation at 800 and 900°C. Therefore, the alloys were isothermally oxidized at selected temperatures for 100 h in laboratory furnace. Afterwards, the oxidation products were evaluated by means of X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). The performed tests showed that W-free alloys exhibit worse oxidation resistance compared to those of Co-Ni-Al-W alloys. After oxidation at 900°C, all alloys were prone of oxide spallation. The scales characterized by oxide peeling were mostly composed of complex Co-based oxides, including CoWO4, CoTa2O6, Co2Mo3O8, CoNb2O6.

3

Nowa generacja nadstopów typu γ-γ’ na bazie kobaltu

Migas D., Tomaszewska A., Mikuszewski T., Moskal G.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2018

|

R. 63, nr 8

19--24

PL

Artykuł przedstawia w formie przeglądowej nową generację nadstopów typu γ-γ′ na bazie kobaltu oraz aktualny stan wiedzy dotyczący tej grupy stopów żarotrwałych. Badania nad tą grupą materiałów zostały zapoczątkowane w 2006 r. i są odpowiedzią na istniejące ograniczenia nadstopów na bazie niklu, które nie pozwalają na utrzymanie dotychczasowego tempa rozwoju silników lotniczych. W dzisiejszych czasach nadstopy niklu umacniane fazą γ′ są wciąż bezkonkurencyjne w zastosowaniach lotniczych, natomiast mogą w przyszłości zostać wyparte przez ich odpowiedniki na bazie kobaltu, ze względu na ich potencjalnie korzystne właściwości w podwyższonej temperaturze. Niemniej jednak do osiągnięcia tego stanu wymagany jest dalszy rozwój nowej generacji nadstopów. W artykule przedstawiono dotychczasowe dokonania dotyczące nowych nadstopów typu γ-γ′ na bazie kobaltu w aspekcie ich wytwarzania, mikrostruktury, obróbki cieplnej oraz odporności na utlenianie. Ponadto zostały przedstawione kierunki rozwoju nowej grupy stopów na najbliższe lata oraz wkład zespołu badawczego z Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Śląskiej w rozwój nowych nadstopów typu γ-γ′ na bazie kobaltu.

EN

The following review article show an introduction to the new generation of γ-γ’ cobalt-based superalloys and the current state of the art in this field. The research concerning discussed materials started in 2006 and are a response for limitations of the commercially used Ni-based superalloys, which are a barrier for further development of the aircraft engines. Nowadays, the γ′-strengthened Ni-based superalloys are unrivaled in view of the aircraft applications, whereas these alloys may be soon replaced by the Co-based analogues due to potentially beneficial high temperature properties of new cobalt alloys. However, this replacement requires a development of the new type of superalloys. This article contains achievements concerning the new group of Co-based superalloys in aspect of their preparation, microstructure, heat treatment and oxidation resistance. Furthermore, the paper shows the development directions for the next years and the contribution of a research team from the Institute of Materials Science and Engineering of the Silesian University of Technology to the development of new γ-γ cobalt-based superalloys.

4

The influence of yttrium addition on thermogravimetric behaviour of new Co-10Al-5Mo-2Nb Co-based superalloy

Moskal G., Tomaszewska A., Migas D., Mikuszewski T., Jasik A., Maciąg T.

Ochrona przed Korozją

|

2018

|

nr 11

328--332

EN

Characterization of oxidation resistance of new type of cobalt based superalloys were presented in this investigations. As a referential material the Co-10Al-5Mo-2Nb (at.%) was used as the tungsten-free version of basic Co-7Al-7W alloy. The investigated alloy was modified by addition of yttrium on the level of 0.5 at.% due to expectation of improvement of it oxidation resistance. Both Co-based superalloys were casted in Institute of Materials Engineering of Silesian University of Technology in Poland. The oxidation performance of alloys were made during thermogravimetric investigations at temperature range from 25 to 1200°C. The main analyzed parameter was mass gain detected continuously during the test. After the test the overall and cross-sectional analysis of specimens was made. They included analysis of oxide layer morphology on the surface of specimens with characterization of phase constituent of oxide layer. The detailed analysis of oxidized layer was made by scanning electron microscopy method where distribution of alloying elements was made with special attentions on yttrium localization after the test in oxide zone. Obtained data showed that addition of Y has a strong influence on oxidation performance of new Co based superalloy. Those influence is demonstrated mainly by different morphology of final oxide zone with strong influence on Mo and Nb diffusion.

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące odporności na utlenianie nowych nadstopów kobaltu. Jako materiału referencyjnego użyto stopu Co-10Al-5Mo-2Nb (at.%), który jest bez-wolframową wersją stopu Co- -7Al-7W. Analizie poddano stop z dodatkiem itru w ilości 0,5 % at., którego rolą była poprawa odporności na utlenianie. Wszystkie analizowane materiały wytworzono w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Śląskiej. Zachowanie się stopów w warunkach utleniania oceniano podczas testów termograwimetrycznych w zakresie temperatury 25°C- -1200°C. Podstawowym analizowanym parametrem była zmiana masy próbek. Po zakończeniu testów wykonano badania na zgładach metalograficznych, obejmujące analizę morfologii warstwy tlenkowej na warstwie wierzchniej stopu oraz scharakteryzowano ich skład fazowy. Szczegółową analizę budowy warstwy utlenionej dokonano w trakcie badań na skaningowym mikroskopie elektronowym, gdzie dokonano oceny rozkładu składników stopowych ze szczególnym uwzględnieniem lokalizacji itru w strefie utlenionej. Uzyskane wyniki wykazały, że wprowadzenie itru ma silny wpływ na wyniki badań termograwimetrycznych nowych nadstopów kobaltu, co objawiało się różnicami w morfologii warstwy utlenionej oraz silnym wpływem itru na dyfuzję Mo i Nb.

5

Oxidation behavior of Co-Al-Mo-Nb and Co-Ni-Al-Mo-Nb new tungsten-free γ-γ′ cobalt-based superalloys

Moskal G., Migas D., Mikuśkiewicz M., Niemiec D., Godzierz M.

Ochrona przed Korozją

|

2017

|

nr 9

318--322

EN

This paper presents the oxidation behavior of tungsten-free γ-γ’ Co-10-Al-5Mo-2Nb and Co-20Ni-10Al-5Mo-2Nb cobalt-based superalloys. This type of alloys is an alternative materials for tungsten contains alloys of Co-Al-W type with γ′- Co3(Al. W) intermetallic phase adequate to γ’- Ni3Al phase identified in Ni based superalloys. Applications of Mo and Nb as a replacement of W is related to tendency to lowering the density of alloys. The investigation included thermogravimetric studies up to 1200°C. The oxidized layer was evaluated, therein microstructure, chemical and phase composition analyses were performed using various methods, inclusive of x-ray diffraction, SEM/EDS analysis and light microscopy.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące zachowania się nowych nadstopów kobaltu Co-10Al-5Mo-2Nb i Co-20Ni-10Al-5Mo-2Nb i strukturze typu γ-γ` w warunkach utleniania. Ta grupa materiałów stanowi alternatywę dla stopów wolframowych o ogólnym wzorze Co-Al-W, w których fazą umacniająca jest faza międzymetaliczna typu γ’- Co3(Al, W), będąca odpowiednikiem fazy γ’- Ni3Al, identyfikowanej w nadstopach na bazie niklu. Wprowadzenie Mo i Nb jako zamienników W jest związane przede wszystkim z chęcią obniżenia gęstości stopów. Przedstawione badania obejmują badania termograwimetryczne do temperatury 1200°C. Ocenie poddano warstwę powstałych tlenków, ich mikrostrukturę, jak również skład chemiczny oraz skład fazowy. Zastosowano metody badawcze obejmujące analizę rentgenowską składu fazowego XRD, analizę mikrostruktury oraz składu chemicznego metodami SEM/EDS jak również ocenę mikrostruktury z zastosowaniem mikroskopii optycznej.

6

Oxidation performance of Co–Al–W and Co–Ni–Al–W new type of γ-γʹ cobalt-based superalloys

Moskal G., Migas D., Tomaszewska A., Mikuszewski T., Maciąg T., Godzierz M., Niemiec D.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 4

163--169

EN

Cobalt-based superalloys are class of new heat-resistant materials for components of turbine engines. The γ-γʹ phase microstructure similar to nickel-based analogue, provide excellent creep resistance as well as resistance to corrosion and oxidation. Superior high temperature resistance drives intensive development of Co-based superalloys. The aim of paper is assessment of high temperature oxidation behaviour of Co–9Al–9W and Co–20Ni–7Al–7W alloys in as-cast state. The non-isothermal oxidation performance of Co–9Al–9W and Co–20Ni–7Al–7W alloys was studied using thermogravimetric method up to 1200°C. The thermogravimetric analysis was carried out under argon atmosphere with heating rate 5°C/min. The scale morphology after high temperature oxidation test was investigated. The evaluation of scale concerned macrostructure, microstructure, chemical and phase composition of surface after high temperature oxidation tests. Surface of tested alloys after oxidation was characterized using X-ray diffraction analysis (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and light microscopy (LM). Co–20Ni–7Al–7W was characterized by slightly better high temperature oxidation resistance than basic Co–9Al–9W alloy. The surface stability in elevated temperature is important factor in case of components undergoing elevated temperature. This paper shows possibilities of these alloys for high temperature service.

PL

Intensywny rozwój silników lotniczych napędza poszukiwania nowych materiałów żarotrwałych, zdolnych do pracy w coraz trudniejszych warunkach. Efektem tych poszukiwań są nowe nadstopy typu γ-γʹ na bazie kobaltu, charakteryzujące się większą odpornością na utlenianie w wysokiej temperaturze od obecnie stosowanych odpowiedników na bazie niklu. Celem pracy było scharakteryzowanie utleniania nadstopu kobaltu Co–20Ni–7Al–7W w podwyższonej temperaturze i porównanie go z nadstopem bazowym Co–9Al–9W. Praca objęła badania kinetyki utleniania wysokotemperaturowego w warunkach nieizotermicznych metodą grawimetryczną oraz analizę składu chemicznego, fazowego i mikrostruktury powstałej zgorzeliny.

7

Characterization of primary microstructure of γ–γʹ Co–Al–W cobalt-based superalloy

Mikuszewski T., Tomaszewska A., Moskal G., Migas D., Niemiec D.

Inżynieria Materiałowa

|

2017

|

Vol. 38, nr 5

217--223

EN

Present paper concerns primary structure of cobalt-based superalloys Co–9Al–9W with γ/γʹ structure, casted via induction melting process. Common problems described in literature, concerning difficulties in obtaining uniform distribution of tungsten, particularly in interdendritic areas were reason of utilization of modified casting process. Alter method is based on tungsten dosing into liquid metal bath of cobalt and aluminium during melting. This method allows to obtain microstructure characterized by considerably decreased microsegregation, especially in case of tungsten. This type of primary structure results in simplified and more economical homogenization performance of casts before further technological processes. Used method of casting give the possibility to obtain samples with small effect of segregations of alloying elements. Observed effect of interdendritic segregations were related to higher level of aluminium concentration and lower cobalt, but in both cases the measured difference was 2 to 4 % at.

PL

Celem artykułu jest charakterystyka mikrostruktury pierwotnej stopu Co–9Al–9W w stanie bezpośrednio po odlaniu, z uwzględnieniem rozmieszczenia składników stopowych w rdzeniach dendrytów i obszarach międzydendrytycznych w różnych strefach odlewu oraz profilu mikrotwardości. Ważną kwestią była jednorodność rozmieszczenia wolframu w obszarach rdzeni dendrytów i w przestrzeniach międzydendrytycznych, co jest typowym problemem w stopach z dodatkiem wolframu.

8

Właściwości mechaniczne i mikrostruktura odkuwek matrycowych ze stopów magnezu

Migas D., Kuc D., Drozdowski K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 9

417--419

PL

Artykuł obejmuje analizę struktury oraz właściwości mechanicznych odkuwek klamek wykonanych przez Zakład Obróbki Plastycznej Sp. z.o.o. w Świdniku ze stopów magnezu: MgAl4Zn oraz WE43. Klamki odkute zostały przy użyciu prasy śrubowej F1736A oraz młota kuźniczego MPM3150. Badanie właściwości wytrzymałościowych obejmowało pomiary twardości metodą Vickersa oraz statyczną próbę rozciągania. Stwierdzono, że uzyskane odkuwki ze stopu Ma2 (Mg4AlZn) mają właściwości mechaniczne zgodne z warunkami technicznymi odbioru. Określono możliwe przyczyny powstałych wad odkuwek ze stopu WE43.

EN

Article microstructure analysis and mechanical properties of forged handles made of magnesium alloys: MgAl4Zn and WE43. Handles was manufactured in Zakład Obróbki Plastycznej Sp. z.o.o in Świdnik. Subjects of evaluation was forged using screw press F1736A and hammer MPM3150. Mechanical properties examination included: Vickers hardness test and tensile test. It was found that forging from Mg4AlZn alloy have comparable properties with technical requirements. Potential reasons of WE43 forgings was determined.