Wyniki 1-5 spośród 5 dla zapytania: authorDesc:"Kamil Dychtoń"

The effect of grit-blasting on the formation of a carburized layer in the vacuum carburizing DOI:10.15199/28.2019.5.1


  1. INTRODUCTION Low pressure carburizing (LPC) is a case-hardening process which over the past decade has become used in the aviation industry high volume automotive transmission gears [1, 2]. The reason for that was its features in comparison to conventional atmosphere (gas) carburizing such as: excellent uniformity and repeatability, lack of intergranular oxidation, environmentally-friendly and cost-effective. In terms of mechanical properties vacuum carburizing results in a high hardness and wear resistant surface with load-bearing core [3, 4]. LPC as a non-equilibrium process need to be designed by computer modelling. Currently, the mathematical models which describe the mechanisms of vacuum carburizing and associated with the use of numerical methods allow to predict appropriate carbon concentration profile in the diffusion layer [5÷8]. As a result, repeatable hardened layers is created in LPC with followed heat treatment. This reduces the empirical determinations of the process factors which consume much time and costs. The LPC process is running in a condition of low vacuum (1÷10 hPa) created by a small amount of carburizing gas (acetylene, ethylene or their mixture with hydrogen). The carbon atoms are created as a result of catalytic decomposition of aliphatic hydrocarbons at a temperature within the range of 900÷1050°C [9÷11]. Under this conditions the carbon potential of atmosphere is extremely high. Hence, LPC process consist of cyclically repeatable stages: saturation (“boost") and diffusion. In the boost stage, the surface of the metal is almost fully filled with carbon deposit during continuously supplied carburizing atmosphere [1, 7]. Kula et al. reported that decomposition products on the surface appears in two morphological phases: a thin film of an excess carbon and carbides [1, 12, 13]. The carbon diffuse into the metal up to solubility limit in the austenite and then carbides are formed. The excess ca[...]

Wpływ warunków natryskiwania plazmowego LPPS oraz PS-PVD na mikrostrukturę warstw NiCoCrAlY oraz YSZ

Czytaj za darmo! »

Wytwarzanie powłokowych barier cieplnych (Thermal Barrier Coatings - TBC) jest obecnie jedną z najbardziej efektywnych metod ochrony powierzchni elementów części gorącej silnika lotniczego przed oddziaływaniem spalin. Zastosowanie powłok TBC umożliwia zwiększenie dopuszczalnej temperatury pracy turbiny do 1500°C. Wyższa temperatura pracy zapewnia zwiększenie mocy silnika oraz zmniejszenie zużycia paliwa, podnosząc sprawność silników lotniczych. Prowadzone na świecie badania mają na celu nieustanną poprawę właściwości powłok TBC [1, 2]. Stosowane obecnie powłokowe bariery cieplne składają się z przynajmniej dwóch warstw: warstwy przejściowej oraz wierzchniej warstwy ceramicznej. Warstwa przejściowa (bondcoat) jest osadzana w celu poprawy adhezji warstwy ceramicznej do materiału podłoża. Stosowanie warstwy przejściowej w powłokach TBC wpływa na poprawę odporności przed czynnikami korozyjnymi, takimi jak utlenianie i korozja siarkowo-tlenowa (hot corrosion). Mechanizm ochrony przed utlenianiem i korozją jest związany z tworzeniem się na powierzchni warstwy tlenków (Thermally Grown Oxide - TGO). Najczęściej warstwa TGO składa się z tlenku Al2O3 i Cr2O3. Tlenki te charakteryzują się wolnym tempem wzrostu oraz łatwym tworzeniem się na podłożu metalicznym. W powłokach TBC jako warstwę przejściową stosuje się dyfuzyjne warstwy aluminidkowe lub warstwy na osnowie wieloskładnikowego stopu typu NiCoCrAlY. Warstwy dyfuzyjne bazują na fazie β-NiAl. W celu poprawy jej właściwości jest możliwa modyfikacja warstw Pt, Pd, Zr oraz Hf. Stosowanie wieloskładnikowej warstwy przejściowej typu NiCoCrAlY w porównaniu z warstwami dyfuzyjnymi zapewnia większą niezależność od rodzaju materiału podłoża. Możliwe jest dostosowanie składu warstwy typu NiCoCrAlY do prognozowanych warunków pracy, obciążeń i mechanizmów degradacji, a więc jej skład jest zależny od przeznaczenia [3÷5]. Warstwy przejściowe NiCoCrAlY są wytwarzane metodami natryskiwania pl[...]

Wpływ warunków aluminiowania metodą CVD z użyciem dodatkowego generatora wewnętrznego na mikrostrukturę wytworzonych warstw

Czytaj za darmo! »

Wysoka temperatura pracy łopatek turbin części gorącej silnika determinuje stosowanie systemu warstw ochronnych, np. powłokowych barier cieplnych (Thermal Barier Coatings - TBC) naniesionych na powierzchnię elementów wykonanych z żarowytrzymałych stopów niklu. W latach 90. stwierdzono, że warstwy aluminidkowe mogą być z powodzeniem stosowane jako międzywarstwy dla niektórych systemów TBC [1]. Warstwy aluminidkowe są stosowane w celu ochrony powierzchni elementów z żarowytrzymałych stopów niklu przed utlenianiem i korozją wysokotemperaturową w agresywnym środowisku spalin, a także dla zapewnienia dobrej adhezji dla wierzchniej powłoki ceramicznej. Struktura i właściwości warstw aluminidkowych zależą od metody wytwarzania. Opracowano wiele różnych metod wytwarzania warstw aluminidkowych w procesach dyfuzyjnych. W pracy Romeo i wsp. [2] opisano metody nanoszenia aluminium na powierzchnię nadstopów niklu: aluminiowanie zanurzeniowe (ogniowe), natryskiwanie cieplne, osadzanie galwaniczne, fizyczne i chemiczne metody osadzania z fazy gazowej (PVD i CVD) oraz metodę kontaktowo-gazową (pack cementation). W trakcie eksploatacji warstwy aluminidkowe tworzą dobrze przylegającą i wolno narastającą warstwę tlenku aluminium wykazującą dużą odporność na utlenianie. Najbardziej rozpowszechnionymi dyfuzyjnymi metodami wytwarzania warstw aluminidkowych są: metoda kontaktowo-gazowa (pack cementation) oraz niskoaktywne (low activity) i wysokoaktywne (high activity) chemiczne osadzanie z fazy gazowej (Chemical Vapour Deposition - CVD). W 1971 badania prowadzone przez Gowarda i Boone`a [3] stały się podstawą jakościowego opisu mechanizmu tworzenia się warstw aluminidkowych na nadstopach na osnowie niklu. Wykazali oni, że dyfuzyjna warstwa aluminidkowa wytworzona na powierzchni nadstopów niklu może powstać tylko w wyniku dordzeniowej dyfuzji aluminium przez fazę δ-Ni2Al3 w procesach wysokoaktywnych zapewniających wysoką aktywność aluminium lu[...]

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

Czytaj za darmo! »

W nowoczesnych konstrukcjach silników lotniczych dąży się do obniżenia zużycia paliwa przez podniesienie temperatury pracy na pierwszych stopniach turbiny. Determinuje to rozwój nowoczesnych materiałów stosowanych na łopatki turbin - monokrystalicznych nadstopów niklu oraz warstw ochronnych. Do najczęściej stosowanych zalicza się dyfuzyjne warstwy aluminidkowe, które bazują na fazie międzymetalicznej β-NiAl. Stanowią one ochronę powierzchni łopatek turbin przed utlenianiem i korozją. Warstwyte są wytwarzane czterema metodami: kontaktowo-gazową (pack cementation), zawiesinową (slurry), gazową bezkontaktową (VPA, Vapour Phase Aluminizing) oraz chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD, Chemical Vapour Deposition). W przemyśle lotniczym są stosowane najczęściej metody VPA oraz CVD [1]. W celu zwiększenia odporności na utlenianie stosuje się modyfikację warstw aluminidkowych innymi pierwiastkami, w szczególności platyną. Platyna rozpuszcza się w roztworze stałym fazy β-NiAl lub tworzy wydzielenia fazy PtAl2 [2]. Proces wytwarzania warstwy Pt-Al obejmuje nakładanie Pt metodą galwaniczną, a następnie aluminiowanie metodą gazową lub CVD. Rosnące ceny platyny determinują zastosowanie innych, tańszych pierwiastków poprawiających odporność na utlenianie warstw aluminidkowych. Duże nadzieje wiąże się z wprowadzaniem cyrkonu. Pierwiastek ten wprowadza się najczęściej metodą CVD z zewnętrznego generatora, w którym tworzy się ZrCl4 [3]. We Francji [4] opracowano proces CVD, w którym prekursor stanowi ZrOCl2·8H2O. Przeprowadzone próby utleniania cyklicznego wykazały zwiększenie odporności korozyjnej warstw zawierających Zr w porównaniu z warstwami modyfikowanymi platyną. Stwierdzono, że cyrkon wpływa na pierwsze etapy utleniania. Badania prowadzone przez Prescotta i wsp. [5] wykazały, że utlenianie β-NiAl + Zr jest spowodowane odrdzeniową dyfuzją aluminium przez θ-Al2O3 w początkowym okresie oraz odrdzeniową Zr i Al[...]

Modelowanie procesu pulsacyjnego nawęglania stali

Czytaj za darmo! »

Nawęglanie jest cieplno-chemiczną metodą modyfikacji warstwy wierzchniej stali, która istotnie zwiększa jej twardość i odporność na zużycie. Efekty nawęglania, tj. właściwości użytkowe i czas pracy elementów poddanych obróbce, zależą od grubości wytworzonej strefy dyfuzyjnej (zwykle około 1÷1,5 mm) oraz zawartości i rozmieszczenia węgla w tej strefie. Dlatego jest wymagany staranny dobór parametrów technologicznych procesu, z których najważniejsze to: temperatura, czas nawęglania oraz parametry atmosfery nawęglającej. Od parametrów tych zależą: współczynnik przenoszenia węgla przez granicę faz β i współczynnik dyfuzji węgla w stali [1÷6]. W celu uzyskania jak najlepszych rezultatów metody nawęglania są nieustannie modyfikowane. Jednocześnie coraz większy nacisk kładzie się na efektywne projektowanie procesu, umożliwiające dobór parametrów technologicznych i lepszą kontrolę technologii bez konieczności powtarzania wielu eksperymentów. Do szczególnie perspektywicznych technik nawęglania należy ekologiczna metoda nawęglania próżniowego z użyciem acetylenu w roli prekursora węgla [6]. Jej stosowanie pozwala zredukować czas procesu, a materiały poddane obróbce cechuje wysoka jakość. Nawęglanie próżniowe może być realizowane z wykorzystaniem techniki pulsacyjnej w następujących po sobie cyklach nawęglania (nasycania) i wyżarzania (dyfuzji) [7]. W każdym etapie nawęglania powierzchnia substratu jest nasycana węglem, potem dopływ gazu jest przerywany i węgiel dyfunduje w głąb próbki. Głębokość nawęglania i rozmieszczenie węgla w warstwie wierzchniej stopu mogą być modyfikowane między innymi przez dobór czasu nawęglania i wyżarzania oraz liczby impulsów. W tej pracy opisano model i metodę numeryczną umożliwiające projektowanie procesu nawęglania pulsacyjnego i optymalizację jego parametrów technologicznych. Proponowany model został zbudowany za podstawie równań konstytutywnych, w których uwzględniono dyfuzję węgla i składników [...]

 Strona 1