Wyniki 1-8 spośród 8 dla zapytania: authorDesc:"Ryszard Sitek"

Composite layers produced on nickel substrate by the PACVD metod with the participation of trimethylaluminum

Czytaj za darmo! »

The PAMOCVD method (Plasma Assisted Metal Organic Chemical Vapor Deposition) is a combination of two methods of deposition from a gaseous phase, namely the MOCVD method (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), which is widely used in electronic industry, and the PACVD method (Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition) in which the electrical activation of gaseous atmosphere can be done by direct current (DC) or radio frequency current (RF) or microwave current (MW) [1]. The process conducted in the gaseous atmosphere, enriched with metalorganic precursors (MOCVD) and activated by a glow discharge (PACVD), permits producing layers with unique properties, namely good adherence to the substrate, advantageous performance properties (wear and corrosion resistance, heat resistance), and good mechanical properties. This combined process can produce, e.g. layers of the Ti(OCN) type [2], CrN layers [3], titanium and nickel aluminides [4], aluminum coatings [5÷10], ZrO2, or NCD and DLC coatings. The CVD method with the participation of metalorganic precursors has already been used for producing aluminum layers since the end of 1960s (20th century). The use of the reactive atmospheres enriched with vapors of metalorganic compounds permitted lowering the process temperature thanks to the low temperature of decomposition of these compounds. In the production of aluminum coatings, the most frequently used metalorganic precursors are: trimethylaluminum [(CH3)Al3] known as TMA [5÷8], [(CH3)2AlH] (di-methyl-aluminum hydride - DMAH) [5÷10], [i-C4H9)3Al] (tri-isobutyl-aluminum - TIBA) [5÷7], bis(isobuthyl)(-methylcyclopentadienyl) aluminum (III) [6], diemethylamine alane DMEAA - [AlH3N(CH3)2(C2H5)] [6, 7, 9], triimethylylamine alane - TMAA [6, 7] and triethylamine alane - TEAA [6]. Studies carried out during the last years were chiefly aimed at seeking new precursors and examining how they affect the structure and properties of the aluminum l[...]

Mikrostruktura warstw aluminidkowych wytworzonych w procesie CVD na podłożu z nadstopu niklu Inconel 713C

Czytaj za darmo! »

Superstopy na osnowie niklu ze względu na doskonałe właściwości mechaniczne w wysokiej temperaturze znajdują szerokie zastosowanie jako materiał na odpowiedzialne elementy turbin gazowych zarówno tych lotniczych, jak i pracujących na lądzie [1]. Łopatki w turbinie, w zależności od jej rodzaju, stopnia położenia i sposobu odprowadzania ciepła, pracują w temperaturze z zakresu 700÷950°C [1, 2]. Większość superstopów stosowanych na łopatki turbin umacniana jest przez wydzielenia fazy γ′, mającej gęsto upakowaną ściennie centrowaną strukturę (FCC), koherentną z osnową (FCC) bogatą w nikiel. Pozwala to osiągnąć mocne wiązanie γ/γ′, które hamuje ruch dyslokacji i dzięki temu stopy te mają znaczącą odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze. Węgliki w omawianych stopach występują zwykle na granicach ziaren, zmniejszając poślizg po nich [4, 5]. Do grupy nadstopów niklu umacnianych wydzieleniowo należy Inconel 713C, z którego odlewane są m.in. łopatki 1. i 2. stopnia turbiny silników lotniczych. Mikrostruktura Inconelu 713C składa się z niklowych dendrytów fazy γ, pierwotnych i eutektycznych węglików MC oraz wydzieleń koherentnej fazy Ni3(Ti, Al), zwanej γ′ [5, 7]. Wytrzymałość i stabilność strukturalna stopów typu Inconel w wysokiej temperaturze zależy od takich czynników, jak: udział objętościowy, kształt, rozmiar, rozmieszczenie i skład cząstek fazy γ′. Parametry te mogą różnicować się w zależności od zastosowanej obróbki cieplnej oraz parametrów pracy w wysokiej temperaturze. Morfologia koherentnej fazy γ′ zależy także od składu chemicznego stopu oraz parametru niedopasowania sieciowego δ pomiędzy osnową a wydzieleniem. Parametr δ można kontrolować przez zawartość molibdenu oraz względny udział tytanu i aluminium, uzyskując cząstki fazy γ′ o morfologii zmieniającej się od sferycznej do kubicznej [2]. Podczas pracy w bardzo wysokiej temperaturze,[...]

Wpływ warunków procesu azotowania jarzeniowego na mikrostrukturę i właściwości nanokrystalicznego tytanu Grade 2

Czytaj za darmo! »

Tytan i stopy tytanu o budowie mikrokrystalicznej charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi, technologicznymi i eksploatacyjnymi niezbędnymi do zastosowań w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, okrętowym oraz w inżynierii biomedycznej [1÷6]. Szersze zastosowanie tytanu i jego stopów ogranicza ich mała odporność na ścieranie oraz duża wartość współczynnika tarcia. Poprawa tych właściwości jest możliwa przez rozdrobnienie ich ziaren. Obecnie osiąga się to, stosując metody dużego odkształcania plastycznego SPD (Severe Plastic Deformation). W szczególności odkształcanie metodą wyciskania hydrostatycznego powoduje rozdrobnienie ziarna do rozmiarów nanometrycznych. Jednocześnie znacząco zwiększa ich właściwości mechaniczne: twardość, granicę plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość zmęczeniewą [7, 8]. W pracy [9] wykazano, że nanokrystaliczny tytan Grade 2 ma większe właściwości mechaniczne w porównaniu z konwencjonalnym stopem Ti-6Al-4V o budowie mikrokrystalicznej. Dalsza poprawa właściwości użytkowych tytanu i jego stopów jest możliwa przez obróbkę powierzchniową. Dane literaturowe [5, 10÷12] wskazują, że warstwy azotku tytanu wytworzone na podłożu tytanu i jego stopów znacząco poprawiają twardość, odporność na zużycie ścierne przy zachowaniu dobrej odporności korozyjnej. W prezentowanej pracy podjęto próbę wytworzenia dyfuzyjnej warstwy azotku tytanu na podłożu mikro- i nanokrystalicznego tytanu Grade 2 w procesie azotowania jarzeniowego prowadzonego w temperaturze 500°C. Materiały i metodyka bada ń Materiał do badań (tab. 1) przyjęto w postaci prętów tytanu Grade 2 mikrokrystalicznego (średnica 50 mm) oraz nanokrystalicznego (średnica 4,94 mm) wytworzonego w procesie wyciskania hydrostatycznego (HE) z odkształceniem rzeczywistym ε = 3,95. Obr[...]

Wpływ procesu aluminiowania na mikrostrukturę nadstopu niklu Inconel 713C DOI:10.15199/28.2015.3.5


  Warstwy ochronne na bazie międzymetalicznej fazy NiAl są stosowane do poprawy odporności na utlenianie wysokotemperaturowe odpowiedzialnych elementów turbin silników lotniczych.W pracy dyfuzyjną warstwę Ni0.58Al0.42 modyfikowaną cyrkonem wytworzono metodą CVD z par AlCl3 + ZrCl3 w atmosferze wodoru jako gazu nośnego, w temperaturze 1040°C przez 3 h, pod ciśnieniem 150 hPa na podłożu nadstopu niklu IN 713C. Wykonano badania mikrostruktury warstwy oraz jej składu chemicznego i fazowego. Zbadano także wpływ procesu aluminiowania na mikrostrukturę podłoża — nadstopu niklu IN713C. Stwierdzono, że wytworzone warstwy wykazują ciągłość na całej powierzchni próbek, stabilność składu chemicznego i fazowego oraz nie wpływają na mikrostrukturę stopu. Słowa kluczowe: nadstopy niklu, Inconel 713C, aluminiowanie wysokotemperaturowe, mikrostruktura odlewów.1. WPROWADZENIE Materiały stosowane na elementy turbin silników lotniczych powinny odznaczać się dużą wytrzymałością w podwyższonej temperaturze, łatwością obróbki plastycznej na zimno i na gorąco oraz dobrą lejnością. Dodatkowo powinny wykazywać odporność na utlenianie wysokotemperaturowe. Powszechnie stosowanymi materiałami w przemyśle lotniczym są nadstopy niklu, które charakteryzują się żarowytrzymałością, żaroodpornością i dobrą plastycznością. Dobre właściwości mechaniczne są silnie związane z ich mikrostrukturą. Występujące w niej koherentne wydzielenia umacniającej fazy γ' wpływają na wytrzymałość i użyteczność nadstopów niklu. Rozwój w przemyśle lotniczym wiąże się ze zwiększaniem temperatury pracy elementów silników lotniczych. W celu podwyższenia odporności na utlenianie wysokotemperaturowe są stosowane warstwy na bazie międzymetalicznych faz z układu Ni-Al. W układzie równowagi Ni-Al występują cztery fazy międzymetaliczne: NiAl3, NiAl, Ni3Al, Ni2Al3 [1]. Na podstawie danych literaturowych wiadomo, że najkorzystniejsze właściwości w kontekście wymagań na elementy turbin sil[...]

Wpływ rozdrobnienia ziarna na odporność korozyjną niklu 200


  Ochrona przed Korozją, vol. 54, nr 6 299 odporność korozyjną. Austenityczna stal nierdzewna 316 po HE ma większą odporność na korozję wżerową [10], ale austenityczna stal nierdzewna 303 - mniejszą [11]. Stopy aluminium 7475 po HE mają mniejszy potencjał korozyjny i wyższy prąd pasywacji, ale rozdrobnienie ziarna eliminuje korozję międzykrystaliczną, co korzystnie wpływa na "długość życia" konstrukcji wykonanych z nano-stopów Al [12]. 2. Badany materiał i metodyka badań Przedmiotem badań był nikiel (Ni 200) o składzie chemicznym podanym w tablicy 1. Materiał w stanie wyjściowym miał postać pręta o średnicy φ = 40,4 mm, który wyciskano kumulacyjnie z chłodzeniem do średnic 26,97; 15,89; 9,92 i 4,94 mm. Łącznie odkształcenie rzeczywiste wyniosło ε = 4,2. Procesy HE prowadzono w temperaturze pokojowej, przy prędkościach odkształcenia έ = 2,48÷7,44·101. Na próbkach po hydro-ekstruzji przeprowadzono badania struktury wykorzystując mikroskop świetlny KEYENCE VHX-600, skaningowy mikroskop elektronowy HITACHI SU70 oraz transmisyjny mikroskop elektronowy JEOL JEM-1200EX. Do ilościowej analizy mikrostruktury i zniszczeń korozyjnych posłużono się programem MicroMeter v.0,86b. Do pomiaru głębokości wżerów wykorzystano profi lometr optyczny WYKO NT 9300. Twardość próbek zmierzono mikrotwardościomierzem VICKERS - ZWICK. Badanie odporności korozyjnej przeprowadzono metodą potencjodynamiczną[...]

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[...]

Technologiczne właściwości mas formierskich z SiC z przeznaczeniem dla ceramicznych form odlewniczych dla przemysłu lotniczego

Czytaj za darmo! »

Węglik krzemu ze względu na swoją dużą wytrzymałość mechaniczną, twardość i odporność na szoki termiczne jest perspektywicznym materiałem do wytwarzania ceramicznych form odlewniczych. Dzięki dużej dostępności, stosunkowo niskiej cenie oraz dzięki swym właściwościom fi zykochemicznym jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach, takich jak: budownictwo, inżynieria materiałowa, elektronika czy kosmonautyka.Węglik krzemu charakteryzuje się także wysoką odpornością i stabilnością termiczną oraz wysoką przewodnością cieplną i elektryczną (Hirata Y. et al., 1998). W porównaniu z innymi tworzywami używanymi do produkcji przemysłowej ceramicznych form odlewniczych, SiC wykazuje kilkukrotnie większą przewodność cieplną wynoszącą 130 W/m∙K w temperaturze 20°C. Dzięki dużej przewodności termicznej stosowanie SiC może stworzyć nowe możliwości sterowania makro- (wielkość ziarna) i mikrostrukturą (odległość międzydendrytyczna) odlewów, a co za tym idzie zwiększeniem ich wytrzymałości mechanicznej w podwyższonej temperaturze. Tym samym jednym z celów postawionych przed zespołem badawczym były badania nad otrzymaniem form odlewniczych z węglika krzemu. Zagadnienie to jest nowością w skali międzynarodowej. W ramach prowadzonych prac w projekcie PKAERO opracowano szereg kompozycji mas formierskich z SiC i przeprowadzono próby w skali półtechnicznej. Kolejnymi etapami były: wytworzenie i zbadanie form ceramicznych w skali półtechnicznej oraz przemysłowej, zalanie ich nadstopami niklu a następnie ocena właściwości łopatek. Wyniki okazały się na tyle interesujące, że zespół wykonawców dokonał zgłoszenia patentowego z tego zakresu (Małek M. i in., 2013). Drugim aspektem innowacyjnym był dobór odpowiednich spoiw polimerowych. Obecnie do wytwarzania form ceramicznych przeznaczonych do odlewania precyzyjnego w przemyśle lotniczym stosowane są spoiwa konstrukcyjne na bazie zhydrolizowanego krzemianu etylu, rozpuszczalne w alkoholach, które [...]

Warstwy aluminidkowe modyfikowane Hf wytworzone na podłożu z nadstopu niklu Inconel 740H DOI:10.15199/28.2015.5.9


  Nadstopy niklu są powszechnie stosowanymi materiałami ze względu na swoje właściwości (m.in. żaroodporność i żarowytrzymałość). Jednak ciężkie warunki pracy elementów wykonanych z nadstopów niklu powodują zagrożenie wystąpienia m.in. korozji wysokotemperaturowej. W związku z tym jest konieczne stosowanie dodatkowej ochrony korozyjnej. W celu poprawienia właściwości nadstopów niklu wykorzystuje się ochronne warstwy powierzchniowe. Warstwy na bazie fazy międzymetalicznej NiAl charakteryzują się wysoką temperaturą topnienia, małą gęstością oraz dużą wartością modułu sprężystości. Modyfikacja warstw takimi pierwiastkami jak Hf, Zr czy Pt służy do poprawy ich adhezji oraz wytrzymałości. W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących warstw aluminidkowych modyfikowanych Hf wytworzonych na podłożu z nadstopu niklu Inconel 740H. Dyfuzyjne warstwy NiAl modyfikowane Hf wytworzono w wysokoaktywnym procesie CVD w temperaturze 1040°C, pod ciśnieniem 150 hPa, w obecności AlCl3 i w atmosferze wodoru jako gazu nośnego. W celu scharakteryzowania warstw wykonano badania mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego. Wykonano także pomiary mikrotwardości od powierzchni oraz badania odporności korozyjnej. Wytworzone warstwy o grubości ok. 4 μm odznaczają się jednorodnością oraz ciągłością na całej długości próbek. Na powierzchni warstw stwierdzono występowanie trzech faz: AlNi3, Hf2Ni oraz (Al0,72Hf0,28)Ni3. Wykazano obecność wydzieleń bogatych w Hf zarówno na powierzchni, jak i w przekroju warstw. Wykazano również wpływ procesu aluminiowania na zwiększenie mikrotwardości na powierzchni (z poziomu 230 HV0,05 do około 370 HV0,05). Proces aluminiowania nieznacznie wpływa na niejednorodność elektrochemiczną stopu IN740H. Warstwy aluminiowane tworzą powłokę katodową na badanym materiale. Obecność warstw aluminiowanych zwiększa odporność korozyjną materiału w badanym roztworze korozyjnym. Słowa kluczowe: nadstopy niklu, Inconel 740H, aluminiowanie CVD, modyfi[...]

 Strona 1