Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Beneficial influence of CaO coatings on high temperature oxidation of nickel or cobalt base alloys

Aïdrous H., Cieniek Ł., Halem N., Kusiński J., Petot C., Petot-Ervas G.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

67--71

EN

Oxidation experiments were performed in air, in the temperature range 800÷1200°C. They show that CaO sputter coatings on nickel polycrystals have a beneficial influence on both oxidation rates and metal/oxide adherence. The experiments have been analysed taking into account the thermodynamic and transport properties of Ca-doped Ni1–xO single crystals. It appears that the key feature of using CaO coatings are the shift of the Ni/ Ni1–xO phase boundary to higher PO2, the kinetic demixing processes which control the distribution of the cations through the oxidation scale, the localised calcium enriched region near grain boundaries and the blocking effects due to CaO precipitates near the original metal surface position. In view of this analysis and of the comparable properties of Ca-doped Co1–xO and Ni1–xO single crystals, it must be expected that CaO coatings have also a beneficial influence on the oxidation of cobalt base alloys.

PL

W pracy przeprowadzono eksperymenty utleniania w powietrzu, w temperaturze z zakresu 800÷1200°C. Pokazują one, że powłoki CaO napylone na powierzchnie polikryształów niklu mają korzystny wpływ zarówno na szybkość utleniania, jak i na przyczepność warstwy tlenkowej do podłoża metalicznego. Eksperymenty przeanalizowano z punktu widzenia termodynamiki i własności przewodzących domieszkowanych Ca monokryształów Ni1–xO. Wydaje się, że kluczowymi korzyściami stosowania powłok CaO są: przesunięcie granicy faz Ni/Ni1–xO do wartości niższych PO2, procesy kinetycznej separacji kontrolujące rozkład kationów w warstwie tlenkowej, obecność obszarów miejscowo wzbogaconych wapniem w pobliżu granic ziaren i działanie blokujące wydzieleń CaO w pobliżu wyjściowej powierzchni metalu. W świetle przeprowadzonej analizy oraz wyników badań sugerujących podobieństwo własności domieszkowanych Ca monokryształów Ni1–xO i Co1–xO, należy spodziewać się, że powłoki CaO mają także korzystny wpływ na utlenianie stopów na bazie kobaltu. Słowa kluczowe

2

Al effect on the transport properties of nickel oxide - influence on nickel oxidation

Halem N., Kusiński J., Abrudeanu M., Petot-Ervas G.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

554-557

EN

The oxidation results of dilute Ni-Al (<5 wt. %) alloys at 700÷1200°C hale been analyzed taking into account the transport properties of pure and Al doped-Ni1-xO single crystals, at equilibrium and in transient conditions. A formal treatment of transport processes under non-equilibrium conditions, coupled to the set of experimental results concerning the influence of Al on the transport properties of Ni1-xO, has allowed to analyze the influence of Al on nickel oxidation. We have shown both, that the solute cation enrichment near the metal/oxide interface is due to kinetic demixing processes taking place in the growing oxide layer, with DAl < DNi, and that the increase of the alloy oxidation velocity at T > 900°C is caused by oxygen molecules which penetrate the oxide scale along cracks or fissures. These short-circuit paths are likely generated by non uniform stresses due to blocking effects on the diffusion of Ni2+ ions through the scale, leading to the growth of oxide particles within the oxide itself.

PL

Badano proces utleniania stopu Al-Ni (<5% mas.) w zakresie temperatury 700÷1200°C z uwzględnieniem procesów dyfuzyjnych zachodzących w czystych i domieszkowanych Al monokryształach Ni1-xO, w warunkach równo - i nierównowagi. Obliczenia teoretyczne dla warunków nieustalonych oraz wyniki badań eksperymentalnych pozwoliły przeanalizować wpływ Al na dyfuzję w Ni1-xO, a tym samym wyjaśnić wpływ Al na utlenianie niklu. Wykazano, że wzrost koncentracji kationów na granicy metal/tlenek wynika z kinetyki rozdziału składników, jaki ma miejsce w czasie wzrostu warstwy tlenku (DAl < DNi), jak również, że wzrost szybkości utleniania stopu w T > 900°C jest spowodowany łatwą dyfuzją tlenu w warstwie tlenku poprzez pęknięcia i szczeliny. Te drogi łatwej dyfuzji powstają w wyniku generowania naprężeń wskutek hamowania dyfuzji Ni2+ w warstwie tlenków i zjawiska wewnętrznego utleniania w warstwie tlenku.

3

Influence of calcium on the transport processes in nickel oxide: Consequence in nickel oxidation

Halem N., Cieniek Ł., Baldinozzi G., Petot-Ervas G.

Inżynieria Materiałowa

|

2007

|

Vol. 28, nr 3-4

774-777

EN

The present study is concerned with the effect of CaO sputter-coatings on the oxidation behaviour of Ni polycristals. The experiments were performed in air, in the temperature range 800°-1200°C. Below 1200°C, CaO coatings reduce the oxidation rate, while there is no significant effect at 1200 °C. The oxidized specimens were examined by SEM, by X-Ray diffraction and by EPMA depth profiling to evaluate the scale composition. Furthermore, to get a better insight regarding the transport processes involved during oxidation, electrical conductivity measurements and kinetic demixing studies were carried out on Ca-doped NiO single crystals. It appears from this set of results, that the key features allowing to explain the effect of CaO-coatings on the oxidation rate of Ni are the influence of calcium on the increase of the dissociation pressure of NiO which delays the oxidation of nickel, the kinetic demixing of the cations which controls the distribution of CaO precipitates in the scale, responsible of blocking effects for diffusion, and the increase of the diffusion coefficient of both the cations and the cationic vacancies which control the scale growth and which play a decisive role at high temperature, when the scale growth is dominated by lattice diffusion.

PL

W ramach niniejszej pracy przeprowadzono analizę wpływu zastosowania powłoki CaO na proces utleniania polikryształu Ni. Badania eksperymentalne przeprowadzono w atmosferze powietrza, dla zakresu temperatur 800°-1200°C. Dla temperatur poniżej 1200°C, stwierdzono, iż naniesiona na powierzchnię niklu powloką CaO powoduje obniżenie szybkości utleniania, podczas gdy dla temperatury 1200°C nie obserwowano istotnych zmian. Poddane obróbce próbki przeanalizowano następnie za pomocą technik SEM, rentgenowskiej analizy fazowej oraz wykreślono dla nich profile koncentracji Ca w funkcji odległości od powierzchni. Dla dokładniejszej analizy własności transportowych w warstewce NiO wykonano pomiary przewodności elektrycznej oraz przeprowadzono eksperyment wymiany kinetycznej dla domieszkowanych Ca monokryształów NiO. Na podstawie tych eksperymentów stwierdzono, że domieszka Ca wpływa na wzrost prężności rozkładowej NiO, spowalnia utlenianie niklu oraz wymianę kinetyczną kationów, co wpływa na rozmieszczenie wydzieleń CaO w warstewce tlenkowej oraz prowadzi do wzrostu wartości współczynników dyfuzji (kationów i defektów jonowych). Efekt ten odgrywa decydującą rolę w wysokich temperaturach, gdy wzrost warstwy tlenkowej następuje na drodze dyfuzji sieciowej.