Wyniki 1-6 spośród 6 dla zapytania: authorDesc:"Maciej Pytel"

Wpływ parametrów procesu CVD na mikrostrukturę i kinetykę wzrostu dyfuzyjnych warstw aluminidkowych wytworzonych na podłożu niklowym

Czytaj za darmo! »

Stopy na osnowie uporządkowanych faz międzymetalicznych, tzw. intermetale (ang. intermetallics), np. z układu Ni-Al, stanowią bardzo atrakcyjny materiał do zastosowań konstrukcyjnych na elementy silników lotniczych. Stopy te charakteryzują takie właściwości, jak wysoka temperatura topnienia 1640°C (przy stechiometrycznej zawartości 50% at. Al), mała gęstość 5,9 g/cm3, znakomita odporność na utlenianie wysokotemperaturowe (w odróżnieniu od innych aluminidków), dobre właściwości mechaniczne, w tym duża wytrzymałość właściwa [1, 2]. Na dużą żaroodporność wpływa niezwykła łatwość powstawania ochronnej warstwy Al2O3, której wzrost zabezpiecza materiał podłoża przed utlenianiem [1, 2]. Ze względu na te właściwości aluminidki mają zastosowanie na materiały powłokowe elementów pracujących w wysokiej temperaturze [1÷6]. W przemyśle lotniczym szerokie zastosowanie mają powłoki ochronne, które opracowano ze względu na niezadowalającą odporność na korozję materiałów konstrukcyjnych [3]. Pokrycia te, o dobrych właściwościach żaroodpornych, są wytwarzane w procesach m.in. chemicznego (CVD) lub fizycznego (PVD) osadzania z fazy gazowej. Metoda CVD polega na przeprowadzeniu aluminium ze stanu stałego (np. mieszanina granul aluminium lub proszków aluminium i Al2O3 - w różnych proporcjach) w jego aktywne związki (prekursory), tj. halogenki AlCl3 do fazy gazowej, która powstaje w generatorze zewnętrznym, przetransportowanie do retorty i osadzenie ich w wysokiej temperaturze pod obniżonym ciśnieniem (LPCVD) lub atmosferycznym (APCVD) na materiale podłoża, którym może być nadstop na bazie niklu. Reakcje przeprowadzania stałego aluminium do fazy gazowej w generatorze zewnętrznym można przedstawić za pomocą następujących reakcji: Al(S) + 3HCl(g)↔ AlCl3(g) + 3/2H2(g) (1) Al(S) + 2HCl(g) ↔ AlCl2(g) + H2(g) (2) Al(S) + HCl(g) ↔ AlCl(g) + 1/2H2(g) (3) gdzie: s - stan stały, g - stan gazowy. W procesie niskoaktywnym halogenki alumin[...]

Stabilność cieplna warstwy aluminidkowej wytworzonej na podłożu z nadstopu niklu w środowisku gazów utleniających

Czytaj za darmo! »

Osiągi silników lotniczych zależą od temperatury gazów na wlocie do turbiny [1]. Elementy wirujące i stacjonarne gorącej części silników lotniczych pracują w warunkach dużych naprężeń cieplnych i mechanicznych oddziałujących destrukcyjnie na mikrostrukturę i właściwości użytkowe żarowytrzymałych nadstopów nawet najnowszych generacji, używanych do ich konstrukcji. Zwiększenie sprawności turbin gazowych przez podwyższenie temperatury ich pracy implikuje stosowanie nowych lub ulepszonych konstrukcji tych elementów, metod ich chłodzenia oraz warstw ochronnych. Aluminidkowe warstwy ochronne zwiększają odporność na utlenianie i korozję katastroficzną materiałów łopatek turbin. Podczas eksploatacji ulegają degradacji w wyniku utleniania, korozji katastroficznej (siarkowej) i zmęczenia cieplno-mechanicznego [1÷3]. Tlen jest podstawowym czynnikiem środowiska gazów utleniających o wysokiej temperaturze - do ok. 1250°C wpływającym na ich żywotność. Aluminium w warstwie aluminidkowej reaguje z tlenem na powierzchni łopatki i tworzy termodynamicznie stabilną, cienką warstwę Al2O3 zabezpieczającą materiał podłoża przed dalszym utlenianiem. Podczas pracy - dalszego utleniania - w warstwie tlenków powstają mikropęknięcia ulegające propagacji aż do jej zniszczenia. Aluminium znajdujące się w warstwie dyfunduje w kierunku powierzchni i odbudowuje warstwę tlenkową. Zawartość aluminium w warstwie tlenkowej ulega zmniejszeniu z czasem pracy - utleniania i jest przyczyną utraty jej właściwości ochronnych. Stabilność cieplna warstwy aluminidkowej w warunkach utleniania zależy od składu chemicznego podłoża, wartości temperatury i metody jej wytwarzania [4]. Badania WŁASNE - Materiały I Metodyka Badań W badaniach jako materiał podłoża przyjęto odlewnicze nadstopy niklu In 100 i Mar M247 stosowane w technice lotniczej na łopatki pierwszych stopni turbiny wysokiego ciśnienia (tab. 1). Proces aluminiowania metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej [...]

Charakterystyka ceramicznych materiałów stosowanych do natryskiwania plazmowego


  W artykule przedstawiono podstawowe właściwości materiałów stosowanych do natryskiwania powłokowych barier cieplnych w warunkach obniżonego ciśnienia. Analizie poddano proszki stosowane przez firmę Sulzer-Metco do procesów LPPS-Thin Film. Przedstawiono charakterystykę wybranych proszków stosowanych na międzywarstwy oraz zewnętrzną warstwę ceramiczną. Przedstawiono analizę proszków na bazie tlenku cyrkonu stabilizowanych tlenkami itru, magnezu oraz wapnia. Słowa kluczowe: proszki, cienkie warstwy, natrysk plazmowy. Abstract Characterization of powders used for plasma spraying of thermal barrier coatings The authors described in this article the basic properties of materials used for spray process of thermal barrier coatings under low pressure. Powders used by Sulzer-Metco company for LPPS-Thin Film processes were analysed. The characteristic of selected powders applied for bond-coats and outer ceramic layer was introduced. The authors presented the analysis of powders based on zirconium oxide stabilized by yttrium oxide, magnesium and calcium. Keywords: powder, thin film, plasma spray. Wprowadzenie Dynamiczny rozwój lotnictwa pasażerskiego determinuje rozwój silników lotniczych. Jest on ukierunkowany na uzyskiwanie mniejszego zużycia paliwa oraz ograniczenia emitowanych zanieczyszczeń. Aby osiągnąć te cele konieczne jest stosowanie wyższej temperatury spalania co wymaga zastosowania nowych materiałów o wyższej żaroodporności. Do ochrony powierzchni części gorącej silnika lotniczego stosowane są najczęściej powłokowe bariery cieplne (TBC). Powłoki te złożone są z co najmniej dwóch warstw. Zewnętrzną warstwę stanowi tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru. Warstwa wewnętrzna - metaliczna może być złożona z fazy NiAl modyfikowanej platyną albo z wieloskładnikowego stopu typu MeCrAlY. Warstwę zewnętrzną - ceramiczną nakłada się metodą natryskiwania plazmowego w warunkach ciśnienia atmosferycznego - APS lub fizyczneg[...]

Nowe możliwości osadzania warstw ceramicznych poprzez zastosowanie metody PS-PVD


  W artykule przedstawiono aktualny stan wiedzy w zakresie procesu natryskiwania plazmowego pod obniżonym ciśnieniem z odparowaniem proszku PSPVD. Metoda ta zapewnia uzyskiwanie warstwy ceramicznej powłokowej bariery cieplnej o budowie kolumnowej, charakterystycznej dla otrzymywanych w procesie EB-PVD. Przedstawione zostały wyniki pierwszych prób osadzania warstw w tym procesie realizowanych w Laboratorium Badań Materiałów dla Przemysłu Lotniczego. Wykazano możliwość wytworzenia warstw na warstwach aluminidkowych wytworzonych metodą kontaktowo-gazową oraz gazową (VPA). Uzyskane wyniki wskazują na zasadność kontynuowania badań. Słowa kluczowe: ceramika, natrysk plazmowy, EB-PVD, VPA New possibilities of ceramic coatings deoposition by PS-PVD method Abstract The current condition of knowledge was introduced in the article in the range of the process of plama spraying under the lowered pressure with vaporization of the powder PS-PVD. This method assures getting the ceramic layer of the thermal barrier coating about the columnar, characteristic building for received in the process EB-PVD. The results of first tests of sediment layers in this process realized in R&D Laboratory for Aerospace Materials were introduced. The possibility of producing layers on layers aluminium coating produced the method contact - gas and gas (VPA) was showed. Got results show on the legitimacy of continuing investigations. Keywords: ceramics, plasma spray, EB-PVD, VPA.Wprowadzenie Nakładanie powłokowych barier cieplnych stanowi najskuteczniejszy obecnie sposób ochrony powierzchni łopatek turbiny silnika lotniczego przed oddziaływaniem agresywnego środowiska gazów spalinowych. Ciągłe podnoszenie temperatury pracy silnika i coraz wyższe wymagania w zakresie ograniczenia emisji zanieczyszczeń determinują intensywny rozwój powłok żaroodpornych. Jest on ukierunkowany na nowe technologie wytwarzania i materiały powłokotwórcze. Aktualnie w praktyce [...]

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[...]

 Strona 1