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

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

Warianty tytułu

EN

The influence of long-term annealing on structure of simple and Zr-modified aluminide coatings deposited by CVD method on MAR M200 + Hf nickel superalloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

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.

Słowa kluczowe

PL

wyżarzanie; warstwy aluminidkowe; CVD

EN

annealing; aluminide coatings; CVD

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 695--698
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Góral, M.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska,

autor

Zawadzki, M.

• WSK PZL Rzeszów S.A.

autor

Pytel, M.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Dychtoń, K.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Nowodnik, A.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Filip, R.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Feuerstein A., Knapp J., Taylor T., Ashary A., Bolcavage A., Hitchman N.: Technical and economical aspects of current thermal barrier coating systems for gas turbine engines by thermal spray and EBPVD: A review. Journal of Thermal Spray Technology 17 (2) (2008) 199÷213.
• [2] Swadzba L., Nawrat G., Mendala B., Goral M.: The influence of deposition process on structure of platinum-modifed aluminide coatings on Ni-base superalloy. Key Engineering Materials 465 (2011) 247÷250.
• [3] Warnes B. M.: Reactive element modified chemical vapor deposition low activity platinum aluminide coatings. Surface and Coatings Technology 146-147 (2001) 7÷12.
• [4] Hamadi S., Bacos M.-P., Poulain M., Seyeux A., Maurice V., Marcus P.: Oxidation resistance of a Zr-doped NiAl coating thermochemically deposited on a nickel-based superalloy. Surface and Coatings Technology 204 (2009) 756÷760.
• [5] Prescott R., Mitchell D. F., Graham M. J., Doychak J.: Oxidation mechanisms of β-NiAl + Zr determined by SIMS. Corrosion Science 37 (9) (1995) 1341÷1364.
• [6] Barrett Ch. A.: Effect of 0.1 at. % zirconium on the cyclic oxidation resistance of β-NiAi oxidation of metals. Oxidation of Metals 30 (5/6) (1988) 361÷390.
• [7] Li D., Guo H., Wang D., Zhang T., Gong S., Xu H.: Cyclic oxidation of β-NiAl with various reactive element dopants at 1200°C. Corrosion Science 66 (2013) 125÷135.
• [8] Hong S. J., Hwang G. H., Han W. K., Lee K. S., Kang S. G.: Effect of zirconium addition on cyclic oxidation behaviour of platinum-modified aluminide coating on nickel-based superalloy. Intermetallics 18 (2010) 864÷870.
• [9] Naveos S., Oberlaender G., Cadoret Y., Josso P., Bacos M.-P.: Zirconium modified aluminide by a vapour pack cementation process for thermal barrier applications: Formation mechanisms and properties. Materials Science Forum 461-464 (I) (2004) 375÷382.
• [10] Fukumoto M., Suzuki T., Hara M., Narita T.: Effect of the electrodeposition temperature on the cyclic-oxidation resistance of Ni aluminide containing Zr formed by molten-salt electrodeposition. Materials Transactions 50 (2) (2009) 335÷340.
• [11] Góral M., Pytel M., Filip R., Sieniawski J.: The influence of turbine blade geometry and process parameters on the structure of Zr modified aluminide coatings deposited by CVD method on the ZS6k nickel superalloy. Diffusion and Defect Data Pt. B: Solid State Phenomena 197 (2013) 58÷63.