پایداری حرارتی فصل مشترک پوشش های آلومیناید و سیلیسیم-آلومیناید نفوذی با سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111

شیروانی, کوروش; اسماعیلی, حجت اله

doi:10.30501/jamt.2637.70305

پایداری حرارتی فصل مشترک پوشش های آلومیناید و سیلیسیم-آلومیناید نفوذی با سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111

نویسندگان

کوروش شیروانی ¹

حجت اله اسماعیلی ²

¹ سازمان پژوهش‌های علمی وصنعتی ایران، پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژی‌های نو ، تهران، ایران

² گروه مهندسی مواد ، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، نجف‌آباد، ایران

10.30501/jamt.2637.70305

چکیده

پایداری حرارتی پوشش های آلومینایدی متأثر از تغییرات ترکیب شیمیایی و فازی در پوشش و فصل مشترک پوشش با زیر لایه می باشد. در این مقاله پایداری حرارتی ضخامتی و ساختاری نواحی فصل مشترک پوشش‌های آلومیناید و سیلیسیم-آلومیناید نفوذی با سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111 مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. آزمایش پایداری حرارتی به مدت 1000 ساعت در دمای ˚C950 انجام شد. پوشش سیلیسیم آلومینایدی به روش دوغابی و پوشش آلومینایدی به روش سمانتاسیون پودری اکتیویته بالا تهیه گردید. سطح مقطع نمونه‌های پوشش به کمک متالوگرافی با میکروسکوپ الکترونی روبشی و نوری مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که فصل مشترک هر دو پوشش Al وAl-Si با زیرلایه از 100 ساعت تا 1000 ساعت قرارگیری در معرض دمای بالا متشکل از دو لایه نفوذی PID و SID می باشد. تأثیر حضور سیلیسیم بر مورفولوژی فازی و گسترش ناحیه PID و نیز ناحیه مضر SID پوشش های آلومیناید نفوذی ناچیز برآورد می گردد.

کلیدواژه‌ها

پایداری حرارتی

پوشش‌ آلومینایدی

سیلیسیم

فصل مشترک

سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111

عنوان مقاله English

Interface Thermal Stability Diffusion Aluminide and Silicon Aluminide Coatings with Ni-Based Superalloy GTD- 111

نویسندگان English

Korosh Shirvani ¹

Hojatolah Esmaili ²

¹ Iranian Research Organization for Science and Technology (IROST), Department of Advanced Materials and New Energies, Tehran, Iran.

² Department of Materials Engineering, Najafabad Branche, Islamic Azad University, Isfahan, Najafabad, Iran.

چکیده English

Thermal stability of aluminide coatings are affected by chemical and phase changes of the coating and
coating/substrate interface. In this paper the coating thickness and structure stabilities within interfaces of both simple
and silicon-modified aluminide coatings with GTD-111 superalloy substrate were investigated. The coatings were
prepared by high-activity pack aluminizing and slurry aluminizing, respectively. Thermal stability test was conducted in
950 ˚C for 1000 h. Microstructural changes of the coatings during high temperature exposure were characterized by
optical and scanning electron microscopes. The results indicated that the substrate/coating interfaces in both coatings
comprised of two diffusion layers of PID and SID during 100-1000 h of the high-temperature exposure. However, it
was found that Si has a minor effect on the phase morphology and widening of the PID and SID in the aluminide
coatings.

کلیدواژه‌ها English

Thermal Stability

Aluminide Coating

Silicon

Interface

Ni-Based Superalloy GTD - 111

J.R. Davis, ASM Specialty Handbook: Heat Resistant Materials, ASM International, USA, 1997.
S. Bose, High Temperature Coatings, utterworth-Heinemann, USA, 2007.
Y. Tamarin, Protective Coatings for Turbine Blades, ASM International, USA, 2002.
Q. Wu, R.B Yang, Y.X Wu, S.S Li, Y. MA and S.K Gong, A comparative study of four modified Al coatings on Ni₃Al-based single crystal superalloy, Progress in Natural Science: Materials International, 21 (2011) 496-505.
R. Marveh, C. Duret, R. Pichoir, Pack cementation process, Materials Science and technology 2 (1986) 201-206.
A. Firouzi and K. Shirvani, The structure and high temperature corrosion performance of medium-thickness aluminide coatings on nickel-based superalloy GTD-111, Corrosion. Science. 52 (2010) 3579-3585.
K. Shirvani, M. Saremi, A. Nishikata and T. Tsuru, The Effect of Silicon on cyclic Oxidation behavior of Aluminide coatings on Superalloy In-738LC, Material Science Forum, 461 (2004) 335-339.
K. Shirvani, M. Saremi, A. Nishikata and T. Tsuru, Electrochemical study on hot corrosion of Si-modified aluminide coated In-738LC in Na₂SO₄-20 wt. % NaCl melt at 750^°C, Corrosion Science 45 (2003) 1011-1021.
K. Shirvani, M. Saremi, A. Nishikata and T. Tsuru, The Role of Silicon on Microstructure and High Temperature Performance of Aluminide Coating on Superalloy In-738LC, Material Transactions, JIM 43 (2002) 2622-2627.
K. Shirvani, S. Mastali, A. Rashidghamat, H. Abdollahpour, The effect of silicon on thermal shock performance of aluminide-thermal barrier coatings, Corrosion Science, 75 (2013) 142-147.
L. Singheiser, H.W. Grunling and K. Schneider, Chemical compability of coated systems at high temperature, Surface and Coating Technology, 42 (1990) 101-117.
G.S. Young, D.L. Deadmore, An Experimental Low Cost Silicon/Aluminide High Temperature Coating for Superalloys, Thin Solid Films, 73 (1980) 373-378.
A.B Smith, A Kempster and J Smith, Vapour aluminide coating of internal cooling channels, in turbine blades and vanes. Surface and Coatings Technology 120 (1999) 112-117.
Y.H. Zhang, D.M. Knowles and P.J. Withers, Microstructural development in Pt-aluminide coating on CMSX-4 superalloy during TMF, Surface and Coating Technology 107 (1998) 76-83.