Wyniki 1-9 spośród 9 dla zapytania: authorDesc:"MAREK PORĘBA"

Selection of heat treatment and aluminizing sequence for Rene 77 superalloy

Czytaj za darmo! »

One of the key issues of modern aerospace industry is protection of the hot part of the aircraft engine against oxidation and corrosive atmosphere. Development of the engines is related not only to growing efficiency but also to operational reliability of the components critical for flight safety. Nickel-base alloys have been used for blades in gas turbines since early 50s of XX century [1, 2]. Extension of the service life of turbine blades and their reliability is possible through increase of heat and creep resistance of the material. Creep resistance can be controlled by proper heat treatment whereas heat resistance can be raised by protective coatings application. One of the possible solutions is deposition of diffusion coating based on nickel aluminides in the process of aluminizing [3, 4]. Advantageous properties of aluminium result from its high affinity to oxygen. Production of aluminides coatings containing intermetallic phases of the Ni-Al system is most often realized by pack cementation and chemical vapour deposition (CVD). Among the various phases of the Ni-Al system like γʹ-Ni3Al, β-NiAl, δ-Ni2Al3 and ε-NiAl3, the primary phase of the coatings obtained in the aluminizing process of nickel-base superalloys is β-NiAl. Specific physicochemical properties of that phase are high heat resistance, heat conductivity and density which is smaller comparing to the nickel-base alloys [4÷6]. Aluminizing by CVD method enables simultaneous forming of the coating both on the external surface of the turbine blade and on the internal surface of the cooling channels, allows to control the cooling rate of substrate and to combine it with heat treatment of the cast nickel-base superalloys [7÷9]. The aim of the study was to determine the effect of the parameters of thermochemical treatment of Rene 77 superalloy (precipitation hardening and aluminizing) on its oxidation resistance and creep properties. ma[...]

Kształtowanie mikrostruktury warstwy aluminidkowej na nadstopach niklu w niskoaktywnym procesie CVD

Czytaj za darmo! »

Omówiono proces kształtowania aluminidkowej warstwy wierzchniej metodą CVD na podłożu z nadstopów niklu: Inconel 713LC i René 77. Proces aluminiowania z użyciem gazowego AlCl3 prowadzono za pomocą urządzenia firmy IonBond. Pomiar głębokości warstw wykonano w badaniach mikrostruktury - mikroskop świetlny Nikon 300. Określono skład chemiczny na przekroju warstwy aluminidkowej oraz wartość współ[...]

Mikrostruktura i żaroodporność warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu nadstopu René 77 w niskoaktywnym procesie CVD

Czytaj za darmo! »

Prowadzono badania wpływu żaroodpornej warstwy aluminidkowej na właściwości mechaniczne nadstopu niklu René 77 uzyskanej w niskoaktywnym procesie aluminiowania CVD. Przyjęto schemat procesu aluminiowania i wytworzono warstwę aluminidkową o głębokości 40 µm. Wykonano badania odporności warstwy na utlenianie izotermiczne w temperaturze 950ºC, czas wygrzewania - 529 h. Prowadzono prób[...]

Oxidation and creep behaviour of the CVD aluminized Rene 77 nickel-based superalloy

Czytaj za darmo! »

Turbine blades are heavy loaded elements of the aircraft gas turbines. They are subjected to extremely high mechanical and thermal loads in the chemically aggressive environment. The most important criteria for selection of the blades material are high tensile strength at elevated temperature both for static and dynamic loads, high fatigue and creep strength along with good resistance to high temperature corrosion [1, 2]. Required high temperature oxidation resistance of the modern gas turbine elements can be obtained by application of protective coatings. The most effective and widely used are diffusion coatings containing aluminium: Al-Si, Al-Cr, Al-Pt, Pt‑AlCr and others [3÷6]. Widely accepted techniques of obtaining coatings based on intermetallic phases of the Ni-Al system are pack cementation and out of pack methods. Although they fulfil technological requirements for manufacturing of aircraft engines elements, they present threat to environment because of emission of gaseous chlorides during the process [4]. Aluminizing by chemical vapour deposition method, in which reactive atmosphere is generated in external reactor and supplied in the form of aluminium halides into the main reactor, was introduced successfully to produce heat-resisting diffusion layers of the analogous chemical and phase composition like in traditional methods [4, 7]. This method allows to avoid contact between substrate material and powder mixture and provides more precise control of process parameters. The highest chemical cleanness of the coating obtained by low-activity CVD process additionally increases their oxidation resistance [8, 9]. CVD method allows to form the coating both on the external surface of the turbine blade and simultaneously on the internal surface of the cooling channels having small cross-section. Additionally it enables control of the cooling rate of substrate from process temperature. It facilitates complex heat trea[...]

Wpływ głębokości warstwy aluminidkowej na żarowytrzymałość i żaroodporność nadstopu René77

Czytaj za darmo! »

Doświadczenia wskazują, że trudno jest usprawnić urządzenie w wysokim stopniu zaawansowane technicznie. Efektywny postęp dokonać można przez wprowadzanie nowych technologii. Celem zwiększenia czasu pracy przy zachowaniu sprawności turbin silników lotniczych należy zestawić dwie właściwości materiałów: żarowytrzymałość i żaroodporność. Żarowytrzymałość można prognozować i zaprojektować przez wprowadzenie kontrolowanej obróbki cieplnej stopu [1÷3]. Lepszą żaroodporność uzyskuje się natomiast tylko przez zabezpieczenie warstwą ochronną elementów turbiny. Wytworzone warstwy chronią podłoże nadstopu niklu przed korozją i utlenianiem. Zwiększają tym samym żywotność elementów konstrukcyjnych w warunkach eksploatacji. Warunek taki spełniają żaroodporne warstwy dyfuzyjne na osnowie aluminidków niklu wytwarzanych w procesie aluminiowania [5÷7]. Jedną z najnowszych metod aluminiowania jest chemiczne osadzanie z fazy gazowej CVD (Chemical Vapor Deposition). Modyfikacja powierzchni elementów części gorącej silnika - łopatek i aparatów kierujących jest nowym i istotnym zastosowaniem metody CVD. Czynnikami umożliwiającymi i determinującymi proces wytworzenia warstwy aluminidkowej są: temperatura, czas oraz odpowiednie środowisko, wydzielające aluminium in statu nascendii [5÷8]. Aparatura, w której zachodzi chemiczne osadzanie z fazy gazowej składa się z trzech zasadniczych układów: dozującego gazowe reagenty i utylizującego gazy poreakcyjne oraz reaktora. Atmosfera nasycająca (AlCl3) wytwarzana jest w generatorze zewnętrznym i dostarczana w stanie gazowym do reaktora o odpowiednim stężeniu i prędkości liniowej przepływu. Dostarczony halogenek do retorty reaktora w wyniku reakcji z podłożem (nadstop niklu) w wysokiej temperaturze oraz następujących procesów dyfuzyjnych pozwala na uzyskanie warstwy żaroodpornej [9÷11]. Metoda CVD pozwala na wytwarzanie warstw ochronnych zarówno na powierzchniach pióra, jak i na powierzchniach wewnętrznych k[...]

Trwałość warstwy wierzchniej po procesie aluminiowania nadstopu niklu René 77 stosowanego na elementy turbin o dużej żaroodporności

Czytaj za darmo! »

Ochrona elementów turbiny wysokiego ciśnienia silników lotniczych przed korozyjnym oddziaływaniem środowiska gazów utleniających stanowi jeden z najważniejszych problemów współczesnej techniki lotniczej [1]. Nowoczesność silnika lotniczego to nie tylko większa sprawność, ale przede wszystkim niezawodność podzespołów gwarantujących bezpieczeństwo w czasie lotu. Tworzywem konstrukcyjnym, które od początku lat pięćdziesiątych istotnie wpływa na osiągi silników lotniczych są nadstopy niklu [2÷4]. Można przyjąć, że taki stan trwa od zbudowania pierwszego silnika turboodrzutowego (Whittle - 1937 r.). Rozwój materiałów na elementy turbin gazowych jest determinowany przede wszystkim podwyższaniem temperatury ich pracy [1, 4]. Maksymalna wartość temperatury osiągana przez zastosowanie nadstopów niklu krystalizowanych kierunkowo oraz monokryształów wynosi ok. 1000°C [5, 6]. Dalszy wzrost temperatury i czasu pracy jest możliwy dzięki zastosowaniu warstw ochronnych [7]. Przypuszczać można również, że nadstopy niklu zachowają pierwszeństwo wśród materiałów konstrukcyjnych w silnikach lotniczych, zwłaszcza gdy zostaną zabezpieczone warstwą żaroodporną lub powłokową barierą cieplną. W kraju są nieliczne zakłady prowadzące procesy wytwarzania warstw żaroodpornych (WSK "PZL-Rzeszów", Avio-Polska, Snecma) - głównie metodami Pack Cementation, Above the Pack i Vapor Phase Aluminizing [1, 8]. Mimo że są dobrymi rozwiązaniami technologicznymi opatentowanymi i chronionymi, będą zastępowane procesami z wykorzystaniem metody chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD). W łopatkach nowej generacji nie jest możliwe uzyskanie tymi metodami warstwy ochronnej wewnątrz kanałów chłodzących łopatek turbiny. Staje się to możliwe przez zastosowanie metody CVD. [1, 9]. materiał i metodyka badań W pracy użyto nadstop niklu René 77 o składzie chemicznym: Al - 5,4%, Co - 14,52%, Cr - 14,33%, Mo - 4,20%, Ti - 3,35%, Ni - osnowa, stosowany na łopatki 2. stopnia turb[...]

POWŁOKI DIAMENTOWE NANOSZONE METODAMI CVD


  W artykule przedstawiono najnowsze dane dotyczące sposobów wytwarzania powłok diamentowych i diamentopodobnych DLC. Omówiono także metody badania mikrostruktury, własności i identyfikacji składu fazowego tego typu powłok. Przedstawiono strukturę i budowę powłok diamentowych oraz ich charakteryzację. Słowa kluczowe: powłoki diamentowe i diamentopodobne (DLC), chemiczne osadzanie z próżni CVD, struktura DIAMOND COATINGS DEPOSITION BY CVD METHODS The methods of diamond and Diamond-like carbon (DLC) coatings production are presented in the work. The ways of investigations of microstructure, properties and phase identifications of such type of coatings are also presented. The microstructure, construction and characterization of diamond coatings are shown. Keywords: diamond and Diamond-like carbon (DLC) coatings, Chemical Vapour Deposition (CVD), microstructure Własności warstw diamentowych Diament posiada wiele unikatowych własności fizycznych, chemicznych, elektrycznych oraz optycznych. Jest materiałem o największej gęstości molowej, module Younga, twardości, prędkości dźwięku oraz przewodności cielnej (pięciokrotnie większej od miedzi). Ponadto posiada najniższy współczynnik rozszerzalności cieplnej i niski współczynnik tarcia (w przypadku tekstury ball-like zbliżony do teflonu), jest obojętny chemicznie i odporny na korozję, ma szeroką przezroczystość optyczną od UV do IR w zakresie widma elektromagnetycznego. Naturalny diament jest izolatorem, ale poprzez domieszkowanie można z niego uzyskać także półprzewodniki: typu n (domieszkowanie azotem lub fosforem) oraz typu p (domieszkowanie borem) [1]. Metody wytwarzania warstw diamentowych Diamenty naturalne ze względów ekonomicznych nie znalazły zastosowania w przemyśle, dlatego też od lat prowadzono liczne badania mające na celu wytworzenie diamentu w warunkach laboratoryjnych. W 1955 r. firma General Electric, stosując warunki zbliżone do warunków powstawania diamentu naturalnego ([...]

Ocena powłoki diamentopodobnej wytworzonej na podłożu nadstopu niklu IN718 w procesach CVD wspomaganych plazmą wyładowania jarzeniowego


  Zwiększanie trwałości eksploatacyjnej elementów maszyn i narzędzi uzyskuje się w głównej mierze dzięki zastosowaniu technik inżynierii powierzchni. Celem technologów w obszarze inżynierii powierzchni, obok tendencji do zmniejszania kosztów procesu technologicznego, jest dążenie do wytworzenia powłok o ściśle prognozowanych właściwościach użytkowych. Takimi powłokami mogą być powłoki diamentowe cechujące się unikatowymi właściwościami diamentu o monokrystalicznej małozdefektowanej budowie. Powłoki diamentowe mają budowę mono- bądź polikrystaliczną [1, 2]. W procesie wytarzania powłok diamentowych tworzą się także powłoki diamentopodobne. Powłoki diamentopodobne DLC (Diamond Like Carbon) charakteryzują się budową amorficzną oraz mają cechy naturalnego diamentu. Diamentopodobne powłoki węglowe DLC stanowią mieszaninę amorficznego lub drobnokrystalicznego węgla o hybrydyzacji elektronów sp1, sp2, sp3. Węgiel jest wyjątkowym pierwiastkiem ze względu na obecność oddziaływań między jego atomami lub z atomami innych pierwiastków [3]. Możliwe hybrydyzacje to liniowa (sp1), trygonalna (sp2) i tetragonalna (sp3). Hybrydyzacja sp3 zapewnia powłokom zwiększenie odporności na ścieranie, dużą twardość i dobre przewodnictwo cieplne, natomiast sp2 powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia. O stopniu hybrydyzacji węgla oraz składu mieszaniny w powłoce diamentopodobnej DLC decyduje dobór metody i warunków procesów jej nanoszenia [3÷7]. Do wytwarzania cienkich powłok diamentopodobnych stosuje się procesy chemicznego oraz fizycznego osadzania z fazy gazowej. Między innymi do wytwarzania powłok diamentowych i diamentopodobnych od wielu lat są stosowane procesy CVD z gorącym włóknem oraz wspomagane wyładowaniami wysokiej częstotliwości - plazmą mikrofalową, częstotliwością radiową, także jednoczesnym zastosowaniem tych metod w jednym procesie. Ze względu na złożoność procesu rzadko stosowaną do wytwarzania powłok diamentowych i diamentopodobnych[...]

Wpływ obróbki cieplnej na mikrostrukturę i właściwości żaroodpornych warstw aluminidkowych wytworzonych metodą CVD na stopie niklu Inconel 100

Czytaj za darmo! »

Sprawność turbin ma decydujący wpływ na osiągi przepływowych silników lotniczych. Warunki pracy elementów konstrukcyjnych turbin są niezwykle trudne ze względu na wysoką temperaturę spalin, dochodzącą do 1650°C na wylocie z komory spalania [1]. W ekstremalnych warunkach pracują łopatki wieńców wirnikowych i kierownic turbin. Moc generowana na pierwszym stopniu turbiny wysokiego ciśnienia w nowoczesnym przepływowym silniku lotniczym dochodzi do 60 000 KM (45 MW). W jednym wieńcu łopatkowym znajduje się ok. 140 łopatek, z czego wynika, że jedna łopatka generuje moc ok. 430 KM (320 kW) [1]. Uzyskanie takiej mocy jest możliwe wskutek ekstremalnego obciążenia łopatek wirnika, który obraca się z prędkością 12 000÷14 000 obr/min, co powoduje generowanie siły odśrodkowej o wartości ok. 90 kN na zamku łopatki, w wysokiej temperaturze [1]. Temperatura i obciążenia zmieniają się wzdłuż piór łopatek turbiny. Ich wartości zależą od temperatury spalin wlotowych oraz prędkości obrotowej wirnika. Od materiału konstrukcyjnego na podzespoły turbin wymaga się dlatego przede wszystkim żaroodporności i żarowytrzymałości. Determinują one konieczność zastosowania odpowiedniego materiału na podzespoły turbiny silnika lotniczego. Ze względu na specyficzne warunki pracy turbin jest konieczne również stosowanie rozwiązań technicznych gwarantujących uzyskanie założonych parametrów eksploatacyjnych i odpowiedniej jakości wykonania, wpływających na trwałość i niezawodność turbin przy zachowaniu konkurencyjności ekonomicznej. Na elementy konstrukcyjne turbin silników lotniczych są stosowane nowoczesne żaroodporne i żarowytrzymałe nadstopy na osnowie niklu lub kobaltu [2÷8]. Jednak nawet nadstopy najnowszych generacji nie są w stanie sprostać wymaganiom wynikającym z obciążeń mechanicznych i termicznych - ilość energii cieplnej, którą należy odprowadzić z powierzchni elementów turbin lotniczych, aby zapewnić ich bezpieczną i bezawaryjną pracę, wynosi ok. 3[...]

 Strona 1