Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Method for production of single crystal superalloys turbine blades

100%

Onyszko A. , Kubiak K.

|

2009

|

tom Vol. 54, iss. 3

765-771

EN

The superalloys are materials displaying excellent resistance to mechanical and chemical degradation particularly at temperatures beyond 800 C. Single crystal superalloys are used nowadays more and more commonly as blade materials for aircraft turbines. Their metallurgical development is linked inextricably to the history of the jet engine, for which the first superalloy grades were designed, although use has now spread to other high-temperature applications – notably to the turbines used for electricity generation. The technological incentive for further improvements being sought in alloy capability and processing developments arises from the enhanced fuel efficiency and reduced emissions expected of modern turbine engines; consistent with thermodynamic consideration, higher operating temperatures are then required. The risk of failure by fracture or fatigue, so that necessitates that components fabricated from the superalloys are of the highest integrity, so that inspection and lifetime estimation procedures are critical to safe ongoing operation. A survey of the creep performance of available engineering materials confirm the superiority of the superalloys for high-temperature applications. The use of nickel as the solvent for these materials can be justified on account of its face-centered cubic (FCC) crystal structure, its moderate cost and low rates of thermally activated processes.

PL

Nadstopy niklu są materiałami odznaczającymi się wysoką żarowytrzymałością i żaroodpornością w temperaturze przekraczajacej 800 C. Monokrystaliczne nadstopy niklu używane są do produkcji łopatek turbin silników lotniczych. Ich rozwój metalurgiczny jest nierozłącznie połączony z historią silników lotniczych dla których to skonstruowano pierwsze łopatki z nadstopów niklu. Ponadto na przestrzeni lat łopatek zaczęto używac do innych wysokotemperaturowych zastosowań - szczególniew turbinach prądotwórczych. Zwiększona wydajność paliw oraz potrzeba zmniejszenia emisji, jakiej oczekuje się po nowoczesnych silnikach, stanowią dodatkową zachętę do dalszego ulepszania technologii jak i procesu wytwarzania łopatek z nadstopów niklu. Ryzyko uszkodzenia poprzez ułamanie lub zmęczenie materiału wymaga, aby części wyprodukowane z nadstopów niklu były najwyższej jakości. Badania wytrzymałościowe takie jak pomiar prędkości pełzania i odkształcania potwierdzają przewagę nadstopów niklu jako materiałów pracujących w wysokich temperaturach. Użycie niklu w tych materiałach może być uzasadnione jego struktura krystaliczna, przystępnymi kosztami produkcji, a także wolnym tempem aktywacji cieplnej. Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego Politechniki Rzeszowskiej jest jednostka produkująca monokrystaliczne nadstopy niklu i kobaltu. W pracy przedstawiono zagadnienia związane z wytwarzaniem z nadstopów niklu łopatek turbin silników lotniczych a takze perspektywy rozwoju tego przedsięwzięcia.

2

Notched Low Cycle Fatigue Life Limiting Factors in Superalloys for Gas Turbine Applications

88%

Wusatowska-Sarnek A. M. , Bhowal P. R. , Montero R. , Paulonis D.

|

2007

|

tom Vol. 28, nr 3-4

818-823

EN

The notched low cycle fatigue (LCF) life limiting microstructural factors in alloys used for the gas turbine applications are discussed. The LCF properties in two alloys systems: wrought IN718 and powder metallurgy (P/M) IN 100 are described. The role of inclusions, such as oxides, that are intrinsic in the process of making powder superalloys (IN 100), and carbides, that are intrinsic in the 1N718 melting process is presented and their influence on the LCF life is discussed.

PL

W pracy omówiono wpływ czynników mikrostrukturalnych na niskocyklowe zmęczenie elementów z karbem wykonanych z nadstopów niklu IN718 i IN 100 stosowanych na turbiny silników lotniczych. Stop IN718 produkowany jest metodami konwencjonalnej metalurgii z dwu- lub trzystopniowym przetapianiem i przerabiany plastycznie przez kucie, natomiast stop IN 100 wytwarzany jest na drodze metalurgii proszków. Szczególny wpływ na trwałość zmęczeniową stopu IN718 wywierają wydzielenia węglików utworzone podczas przetapiania, a w stopie IN 100 ceramiczne wtrącenia tlenkowe wprowadzone w trakcie procesu atomizacji. Przeprowadzono badania niskocyklowej trwałości zmęczeniowej na próbkach ze środkowymi szczelinami oraz dokonano analizy wpływu nieciągłości na trwałość zmęczeniową.

3

Mikrostruktura warstw aluminidkowych modyfikowanych proszkiem NiCrAlY uzyskiwanych metodą zawiesinową na stopie Re 80

75%

Góral M. , Filip R.

|

tom Vol. 32, nr 4

425-428

PL

Metoda zawiesinowa stanowi jedną z najstarszych metod wytwarzania powłok aluminidkowych na nadstopach niklu oraz stopach żelaza i tytanu. Charakteryzuje się stosunkowo niskimi kosztami wytwarzania oraz niezbędnych urządzeń. Umożliwia także prostą modyfikację składu chemicznego przez dodawanie proszków o zróżnicowanym składzie chemicznym. W artykule przedstawiono możliwość modyfikowania składu chemicznego zawiesiny typu Al-Si stosowanej do wytwarzania powłok aluminidkowych na nadstopach niklu przez wprowadzenie proszku typu MeCrAlY w stosunku (do proszku Al-Si) 1:1 i 2:1. Przeprowadzono także próbę nanoszenia samego proszku typu MeCrAlY z wykorzystaniem frakcji ciekłej zawiesiny typu Al-Si. Zawiesinę nanoszono przez zanurzanie, a po osuszeniu wyżarzano w temperaturze 950°C przez 2 godziny. Grubość uzyskanych warstw mieściła się w zakresie 30÷65 um.

EN

The slurry method is one of the oldest methods of aluminide coating deposition on the nickel superalloy as well as ferrum and titanium alloys. It is characterized by relatively low costs of production and of equipment. It enables simple modification of chemical composition through addition of powders with various chemical composition. In the article the possibility of chemical composition modification of the Al-Si slurry used for aluminide coating deposition on the basis of nickel superalloys through introduction of MeCrAlY powder (in 1:1 or 2:1 ratio with Al-Si powder) has been introduced. There was also a research conducted on introduction of MeCrAlY powder with a use of fraction of liquid Al-Si slurry. The slurry was deposited through immersion and annealed (after drying) in the temperature of 950°C for two hours. The thickness of obtained coatings was in the range of 30÷65 um.

4

Orientacja krystaliczna monokryształu z nadstopu niklu CMSX-4

75%

Onyszko A. , Sieniawski J. , Kubiak K. , Lipiński Z.

|

2010

|

tom Vol. 30, nr 3

43-50

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań orientacji krystalicznej odlewów monokrystalicznych wykonanych z nadstopu niklu drugiej generacji - CMSX-4. W badaniach stosowano monokryształy w postaci prętów o średnicy 12 mm i długości 200 mm uzyskane metodą Bridgmana w piecu próżniowym ALD Vacuum Technologies. Prędkość wyciągania monokryształów wynosiła 4 i 5 [mm/min. Wykonano obserwacje mikroskopowe uzyskanych monokryształów oraz badania ich orientacji krystalicznej metodami topografii rentgenowskiej. Pomiar wartości kąta odchylenia kierunku [001] od kierunku osi wzrostu monokryształów był podstawą wyznaczenia orientacji krystalicznej. Kąt odchylenia jest podstawowym parametrem oceny doskonałości strukturalnej odlewów monokrystalicznych stosowanych przez światowe wytwórnie silników lotniczych. Ustalono, że prędkość wyciągania kryształów wpływa na doskonałość strukturalną monokrystalicznych odlewów.

EN

A series of experiments investigating the crystal orientation of single crystal superalloy CMSX-4 have been carried out. Cylindrical samples (diameter - 12 mm, length - 200 mm) casted in vertical Bridgman crystal-growing furnace ALD Vacuum Technologies. Following pulling rates of single crystal were used: 4 and 5 mm/min. The single crystals microscopic observations and crystal orientation investigations by X-ray topography were performed. Crystal orientation was determined on the basis of the measurement of angle aberration direction [001] taken from grown direction. Angle aberration is the basic parameter to quantify single crystal quality. The results of investigations indicate that single crystals pulling rate has an effect on single crystals structure quality.

5

Microstructural evaluation of CMSX-4 superalloy single crystal castings of various geometry

63%

Szular A. , Onyszko A. , Motyka M.

|

tom Vol. 31, nr 3

618-621

EN

The effect of single crystal growth rate and casting geometry on CMSX-4 nickel base superalloy microstructure was determined in the paper. Single crystal castings in the form of round rods and turbine blades for aircraft engine were produced in directional crystallization process (by Bridgman method) at withdrawal rate (vw) of 4 and 5 mm/min. Metallographic examination and quantitative evaluation of dendritic microstructure in obtained castings were carried out.

PL

W pracy podjęto próbę określenia wpływu prędkości monokrystalizacji i geometrii odlewów na mikrostrukturę nadstopu niklu CMSX-4. Odlewy monokrystaliczne w formie okrągłego pręta i łopatki turbiny silnika lotniczego otrzymano w procesie krystalizacji kierunkowej (metodą Bridgmana) z prędkością wyciągania vw = 4 i 5 mm/min. Przeprowadzono badania metalograficzne oraz ilościową ocenę mikrostruktury dendrytycznej otrzymanych odlewow.

6

Technologia mikronapawania i mikroprzetapiania plazmowego nadstopu na bazie niklu Inconel 713C

63%

Klimpel A. , Kik T. , Krasnowski K.

|

2008

|

tom R. 52, nr 4

47-50

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów technologicznych zrobotyzowanego procesu mikronapawania i mikroprzetapiania plazmowego wad modelowych punktowych i liniowych w nadstopie niklu Inconel 713C na jakość uzyskanych mikronapoin i mikroprzetopień. W pracy przedstawiono także zalecane warunki technologiczne procesu mikronapawania i mikroprzetapiania plazmowego typowych wad modelowych próbek z nadstopu Inconel 713C.

EN

It has been presented the results of investigations into the influence of parameters of robotized micro plasma surfacing and micro plasma remelting of linear and spot model flaws in superalloy Inconel 713C on quality of micro remelts and micro overlay welds. There are also presented the recommended technological conditions of micro plasma surfacing and micro plasma remelting for typical model flaws in superalloy Inconel 713C.

7

Surface modification, microstructure and mechanical properties of investment cast superalloy

63%

Zielińska M. , Kubiak K. , Sieniawski J.

|

2009

|

tom Vol. 35, nr 1

55-62

EN

Purpose: The aim of this work is to determine physical and chemical properties of cobalt aluminate (CoAl2O4) modifiers produced by different companies and the influence of different types of modifiers on the grain size, the microstructure and mechanical properties of high temperature creep resisting superalloy René 77. Design/methodology/approach: The first stage of the research work took over the investigations of physical and chemical properties of cobalt aluminate manufactured by three different companies: Remet, Mason Color and Permedia Lublin. There were determined the grain size distribution of cobalt aluminate powder, the average diameter of the powder particles, phase composition, cobalt contamination. In the next step, the ceramic moulds were made with different kind of cobalt aluminate (Mason Color, Remet, Permedia Lublin) and its concentration (0.5%) in the primary slurry. The samples of stepped and cylindrical shape were poured in the ceramic moulds prepared earlier. The average grain size of the . phase, was determined on the stepped samples. The microstructure investigations let to examine the influence of the surface modification on the morphology of . ‘ - phase and carbides precipitations. Samples were turned from cylindrical castings for mechanical properties investigations: creep tests. Findings: Modification of the face coat of ceramic mould results in the reduction of the grains size of . matrix and disintegration of carbide precipitates. It results in the improvement of mechanical properties of the alloy. On the grounds of the obtained results, it was found that the type of used modifier influenced the grain size of the alloy and its mechanical properties. Research limitations/implications: The established physical and chemical properties of modifier let to get better control of grain size of the castings and their quality what will result in decrease of defective products. Originality/value: It was proved that the effectiveness of cobalt aluminate modifier as an inoculant depends not only on its concentration in ceramic slurry but on its chemical composition. The researches allowed to find the optimal concentration of Co in CoAl2O4 to produce casting elements made from superalloy René 77.

8

Microstructure and mechanical properties of high temperature creep resisting superalloy Rene 77 modified CoAl2O4

63%

Zielińska M. , Sieniawski J. , Poręba M.

|

2007

|

tom Vol. 28, nr 10

629-632

EN

Purpose: Nickel based superalloys are widely used for turbine and stator blades of compressor in aero-engines. The objective of this work is to determine the influence of the inoculant's content (cobalt aluminate) in the surface layer of the ceramic mould on the microstructure and mechanical properties of high temperature creep resisting superalloy Rene 77. Design/methodology/approach: Experimentally investigated castings have been made of commercially produced nickel superalloy Rene 77. Stepped and cylindrical samples have been casted for: microstructure and mechanical examinations. During preparation of ceramic face mould, it has been added the suitably inoculant's content of: 0,5, 10% mass in zirconium flour. The microstructure analysis has been made by the use of light microscopy. Verification of the influence of CoAl2O4 on the mechanical properties of castings has been investigated on the basis of results obtained form tensile and creep tests. Findings: Modification of the face coat of ceramic mould results in the reduction of the grains size of ϒ matrix and disintegration of carbide precipitates. It results in the improvement of mechanical properties of the alloy. On the grounds of the obtained results, it was found that the sufficient incoulant concentration in the surface layer of ceramic mould is 5%mass. Research limitations/implications: As the cost of material and process are very high, the castings were made with only three different contents of cobalt aluminate in the surface layer of ceramic mould. Practical implications: Originality/value: It was revealed, that inoculant content have a significant impact on the microstructure of superalloy Rene 77 depending on the casting section thickness. It was proved that modification of surface layer of ceramic mould has a positive effect on the mechanical properties of superalloy. The researches allowed to find the optimal concentration of CoAl2O4 in ceramic mould to produce casting elements made from superalloy Rene 77.

9

Pojemność cieplna a żaroodporność odlewniczych nadstopów niklu na łopatki turbin

63%

Przeliorz R. , Swadźba L. , Góral M.

|

2008

|

tom nr 4-5

171-173

PL

Badano pojemność cieplną oraz odporność na utlenianie odlewniczych nadstopów niklu. Pomiary pojemności cieplnej właściwej przeprowadzono metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej -DSC. Stwierdzono, że w zakresie temperatury 300-500oC i 700-900oC pojemność cieplna jest stała lub wzrasta w niewielkim stopniu. W temperaturze 500-700oC oraz powyżej temperatury 900oC na krzywej cp występuje anomalia. Zjawisko polega na wzroście pojemności cieplnej. Badania żaroodporności przeprowadzono metodą cyklicznego utleniania. W temperaturze 1100oC obserwowano ciągły ubytek masy. Najsilniej zgorzelina odpada na stopie IN 738.

EN

The heat capacity and the oxidation resistance of the casting nickel alloys has been investigated. The specific heat capacity has been measured by means of differential scanning calorimetry (DSC). It has been confirmed that at temperatures ranging from 300 to 500oC and from 700 to 900oC the heat capacity is either constant or shows minor increase. At temperatures ranging from 500 to 700oC and over 900oC an anomaly in the cp curve appears. The phenomenon consists in the increase in the heat capacity. The heat resistance has been assessed by cyclic oxidation testing. At 1100oC a constant mass loss has been observed. The strongest fl aking of the scale has been detected in the case of IN 738 alloy.

10

Modification of macrostructure of nickel superalloys with cobalt nanoparticles

51%

Binczyk F. , Śleziona J. , Gradoń P.

|

2011

|

tom R. 11, nr 1

49-54

EN

The paper presents the results of studies on the effect of combined surface and bulk modifications on the macrostructure of castings made from remelted, post-production IN-713C, IN-100 and MAR-247 waste alloys. Surface modification was carried out by applying onto the wax pattern surface, a coating containing zirconium silicate and cobalt aluminate. Bulk modification was carried out when the cast liquid alloy was passed through a special ceramic filter containing, among others, cobalt aluminate. The nanoparticles of cobalt, acting as crystallisation nuclei, are the product of a modifier reaction (CoAl2O4 inoculant) with the chemically active constituents of the nickel alloys and with the additional filter components in the form of Al and Ti powders. The filters were placed in the mould pouring basin. The beneficial effect of combined modification on the macrostructure (equiaxial crystals) and mechanical properties was stated. The effect of the active constituents present in the nickel alloys and in the filter material was confirmed. A particularly strong refining effect on the macrostructure of equiaxial crystals was obtained in the MAR-247 alloy, which contained the strongest chemically active additives of Hf, Ta and Nb. A hypothetical model of the surface and bulk modification was developed. A strong influence of the alloy pouring temperature on the modification effect was reported. Modification was most effective when the pouring temperature did not exceed 1440°C.

PL

Zamieszczono wyniki badań wpływu łącznego modyfikowania powierzchniowego i objętościowego na makrostrukturę odlewów wykonanych po przetopie odpadów poprodukcyjnych ze stopów IN-713C, IN-100 i MAR-247. Modyfikację powierzchniową zrealizowano poprzez naniesienie na model woskowy powłoki zawierającej krzemian cyrkonu i glinian kobaltu. Modyfikację objętościową zrealizowano podczas odlewania ciekłego stopu przez specjalne filtry ceramiczne, zawierające między innymi glinian kobaltu. Nanocząstki kobaltu, pełniące rolę zarodków krystalizacji, są produktem reakcji modyfikatora (inoculant CoAl2O4) z aktywnymi chemicznie składnikami stopów niklu oraz dodatkowymi składnikami filtrów w postaci proszków Al i Ti. Filtry umieszczono w zbiorniku wlewowym formy. Stwierdzono korzystny wpływ łączonej modyfikacji na makrostrukturę (kryształy równoosiowe) i właściwości mechaniczne. Potwierdzono oddziaływanie aktywnych składników obecnych w stopach niklu i materiale filtrów. Szczególnie silny efekt rozdrobnienia makrostruktury kryształów równoosiowych uzyskano dla stopu MAR-247, który zawiera najbardziej aktywne chemicznie dodatki Hf, Ta i Nb. Opracowano hipotetyczny model modyfikacji powierzchniowej i objętościowej. Stwierdzono istotny wpływ temperatury odlewania stopu na efekt modyfikowania. Efekt modyfikowania jest szczególnie widoczny przy temperaturze odlewania poniżej 1440°C.