Oxidation resistant coatings on gamma -TiAl alloy

• Autorzy: Wendler, B.G. , Kaczmarek, Ł. , Jachowicz, M. , Rylski, A.

Warianty tytułu

PL

Powłoki odporne na utlenianie na podłożu gamma-TiAl

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT'2004 : XVII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVII; 20-24.06.2004; Łódź, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The resistance to oxidation of magnetron sputtered gamma-TiAl nanocrystalline 4 žm thick coatings microalloyed with transition metals and/or Ag and/or Si atoms on flat circular substrates gamma-Ti48at.%Al and gamma-Ti40at.%Al have been investigated in the work. The oxidation tests have been performed in pure oxygen atmosphere or in the air under atmospheric pressure at the temperature 1173 K during 120÷164 hours. The resistance to high-temperature oxidation has been investigated by means of the micro-thermogravimetric analysis with continuous or intermittent control of the specimens' weight. Before and after the oxidation the morphology of the coatings as well as their chemical and phase composition have been investigated by means of the SEM, EDX and X-Ray qualitative diffractometry, respectively. The results have been compared with those obtained for the uncoated gamma-TiAl substrate. It turned out that: 1) the Ag or Cr or Mo or Nb or Si Ta, -alloyed nanocrystalline gamma-TiAl coatings have a considerably greater oxidation resistance (about two orders of magnitude) than the uncoated gamma-TiAl substrate and that their resistance to oxidation increases with the concentration of single ternary alloying elements in the range of the concentrations investigated in the work; 2) any synergistic effect has not been observed in case of the quaternary TiAl(Cr,Nb), TiAl(Ta,Nb), TiAl(W,Cr), TiAl(Ag,Si) alloys; 3) the high resistance to oxidation of the coatings is due to thin alpha-Al2O3 layer which is being formed on the coatings' surface during oxidation; 4) the nanocrystallinity of the magnetron sputter deposited coatings is conductive to formation of a dense and uniform alpha-Al2O3 layer on the coatings' surface.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań odporności na utlenianie nanokrystalicznych powłok żaroodpornych gamma-TiAl z mikrododatkami metali przejściowych i/lub Ag i/lub Si o grubości 4 žm osadzonych metodą magnetronową na płaskich, kołowych podłożach z dwóch rodzajów stopów międzymetalicznych gamma-Ti48at.%Al i gamma-Ti40at.%Al. Utlenianie prowadzono w atmosferze czystego tlenu lub w atmosferze otoczenia przy temperaturze 1173 K w czasie od 120÷164 godzin. Do badania utleniania przy wysokich temperaturach stosowano analizę mikrotermograwimetryczną, przy czym masę próbek mierzono w sposób ciągły lub okresowy. Morfologia, skład chemiczny i fazowy powłok przed i po procesie utleniania były badane przy pomocy takich metod jak: SEM, EDX i dyfrakcja promieni Roentgena. Wyniki badań porównywano z wynikami uzyskanymi dla podłoża bez powłoki. Z przeprowadzonych badań wynika, że: 1) nanokrystaliczne powłoki gamma-TiAl z mikrododatkami metali przejściowych i/lub Ag i/lub Si znacząco poprawiają odporność na utlenianie (o około dwa rzędy wielkości) w porównaniu z podłożem gamma-TiAl bez powłoki, a ich odporność na utlenianie rośnie wraz ze wzrostem zawartości pierwiastka stopowego w powłoce w zakresie stężeń stosowanych niniejszej pracy; 2) w przypadku powłok TiAl(CrNb), TiAl(Ta,Nb), TiAl(W,Cr) oraz TiAl(Ag,Si) nie zaobserwowano synergicznego wpływu pierwiastków stopowych na szybkość utleniania; 3) wysoka odporność na utlenianie badanych powłok jest wynikiem tworzenia się na powierzchni powłoki gamma-TiAl w trakcie utleniania cienkiej warstewki korundu alfa-AI2O3; 4) nanokrystaliczność powłok osadzanych metodą rozpylania magnetronowego sprzyja powstawaniu na powierzchni powłok zwartej, jednorodnej warstewki korundu alfa-Al2O3.

Słowa kluczowe

PL

powłoka żaroodporna; odporność na utlenianie

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 3
• Strony: 676-680
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Wendler, B.G.

• Inst. Materials Engineering, Technical University of Lodz, Lodz

autor

Kaczmarek, Ł.

• Inst. Materials Engineering, Technical University of Lodz, Lodz

autor

Jachowicz, M.

• Inst. Materials Engineering, Technical University of Lodz, Lodz

autor

Rylski, A.

• Inst. Materials Engineering, Technical University of Lodz, Lodz

Bibliografia

• [1] Noda T.: Application of cast gamma TiAl for automobiles. Intermetallics 6 (1998) 709-713
• [2] Gell M.: Materials Science and Engineering A 204 (1995) 246-251
• [3] Tetsui T.: Materials Science and Engineering A 329-331 (2002) 582- 588
• [4] Tetsui T.: Intermetallics 7 (1999) 689-697
• [5] Zhang W.J., Appel F.: Materials Science and Engineering A 329-331 (2002) 649-652
• [6] Zhang W.J., Deevi S.C.: Materials Science and Engineering A 337 (2002) 17-20
• [7] Sun F.-S., Sam Froes, F.H.: Materials Science and Engineering A 345 (2003) 255-261
• [8] Xin L., Shao G., Wang F., Tsakiropoulos P., Li T.: Intermetallics 11 (2003)651-660
• [9] Zhou C., Xu H., Gong S., Young K.K.: Materials Science and Engineering A 341 (2003) 169-173
• [10] Hampshire J., Kelly P.J., Teer D. G.: Thin Solid Films 420-421 (2002) 386-391
• [11] Lee D.B., Habazaki H., Kawashima A., Hashimoto K.: Corrosion Science 42 (2000) 721-729
• [12] Tang Z., Wang F., Wu W.: Intermetallics 7 (1999) 1271-1274
• [13] Zhou, C., Yang Y; Gong S., Xu H.: Materials Science and Engineering A 307 (2001) 182-187
• [14] Chu M.S., Wu S.K.: Acta Materialia 51 (2003) 3109-3120
• [15] Wendler B., Danielewski M., Jachowicz M., Kaczmarek Ł., Rylski A.: Proc. Int. Conf. Advances in Mechanics and Materials Engineering AMME-2003 in Zakopane, Poland, 07-10.12.2003r. L. Dobrzanski (Ed.), printed by Silesian University of Technology, Gliwice, Poland, pp. 1033-1040. ISBN 83-914458-9-5.
• [16] Li M.H., Zhang Z.Y., Sun X.F., Li J.G., Yin F.S., Hu W.Y., Guan H.R., Hu Z.Q.: W.: Surface and Coatings Technology 165 (2003) 241-247
• [17] MrowecS., Oxidation of Metals 44 Nos. l & 2 (1995) 177-209.