High-Temperature Oxidation of a High Silicon SiMo Spheroidal Cast Iron in Air with <i>In Situ</i> Change in H₂O Content

Exhaust manifolds for diesel engines are made of high-Si ferritic nodular cast irons. It is experimentally well established that their oxidation kinetics are highly sensitive to the presence of water vapor, though the mechanism for such an effect is still controversial. In the present work, isothermal oxidation tests were performed on a SiMo nodular cast iron at 700 °C and 800 °C in dry and humid air for 25 and 50 hours. Other samples were oxidized for 50 h with in-situ change in H2O content after 25 h, switching from dry air to humid air or the other way around. Samples were then analyzed using XRD, SEM-EDS and Raman spectroscopy. Thermogravimetric records clearly showed the effect of temperature and environment on oxidation and decarburization. The kinetics of these phenomena depend on silica formation at the metal-oxide interface. At both temperatures,water vapor was seen to promote internal oxidation of Si instead of its external oxidation. This leads to higher oxidation rate at 700°C and higher decarburization rate at 800 °C

Modification des mécanismes d'oxydation du titane et de ses alliages par traitement de chimie douce à l'acide orthophosphorique

L intérêt porté aux aluminiures de titane dans l industrie aéronautique, notamment pour la fabrication des tuyères et des aubes de turbines, est justifié par leurs excellentes propriétés mécaniques à haute température et leur faible densité par rapport aux aciers et alliages à base nickel actuellement utilisés. Cependant, ces matériaux ont pour inconvénient de présenter une piètre résistance à la corrosion par les gaz oxydants aux températures excédant 700C. L objectif de cette étude était donc d améliorer le comportement en oxydation à haute température des aluminiures de titane, à l aide d un traitement de surface par chimie douce , destiné à introduire l élément phosphore. Les matériaux d étude : Ti-54Al, TA6V et titane non allié, ont été immergés (dipping) dans une solution d acide orthophosphorique dilué à l acétone, séchés à l air, puis soumis à un traitement thermique sous air ou argon. On observe la formation à la surface des échantillons d un film micrométrique constitué d un composé de type pyrophosphate. Au cours des tests d oxydation sous air (températures de 700C à 900C), ce film de pyrophosphate commence par ralentir fortement la vitesse d oxydation en jouant le rôle de barrière à la diffusion. Ce pyrophosphate évolue ensuite, de manière plus ou moins rapide en fonction de la température, vers une phase TiO2 contenant du phosphore. Cette phase permet également de réduire la vitesse d oxydation des substrats, réduction attribuée à un effet de dopage par l ion phosphore P5+, effet qui va en s atténuant lorsque l oxydation se poursuit.The interest devoted to titanium aluminides in the aircraft industry, in particular for the fabrication of valves and turbines blades, is mainly linked to their good specific properties and to their density lower than that of steels or nickel based alloys used nowadays. However, these alloys show a poor oxidation resistance at elevated temperature, above 700C. The aim of this study was to increase the oxidation resistance of titanium aluminides by surface treatment allowing to introduce phosphorus element. The substrates, Ti-54Al, TA6V and pure titanium, were dipped in solutions of phosphoric acid and acetone, air dried, then heated under air or argon gas. At the end of the heating ramp, samples surfaces were covered by a micrometric layer constituted of a pyrophosphate compound, well adhered to the substrate. During oxidation tests under air (temperature from 700C to 900C), this layer of pyrophosphate allowed to reduce the oxidation rate by a diffusion barrier effect. This pyrophosphate compound was shown to evolve, more or less rapidly in relation with oxidation temperature, towards phosphorus containing TiO2. This new phase was also able to decrease the oxidation rate and this effect was attributed to a doping effect due to the presence of P5+cations. This effect progressively diminished with oxidation timeLA ROCHELLE-BU (173002101) / SudocSudocFranceF