Badania przyczepności powłok rodu do podłoża niklu

The paper presents the evaluation of the quality and adherence of rhodium layers deposited on the nickel substrate. Rhodium layers (0.2 and 0.5 mm thick) were deposited by the electroplating method on the surface of the nickel substrate. The scratch test method (REVETEST R) was applied to determine the adhesion of layers. The increase of test force from 0.9 to 5 N and from 0.9 to 10 N did not lead to the rhodium layers detachment. Some microcracks were observed in the nickel substrate. The increase of load from 0.9 to 10 N leads to nested cohesive microcracks formation in the nickel substrate. Microcracks formed in the tensile stress field as a result of moving of the stylus. Good adherence of rhodium layers to the nickel substrate was observed.Prowadzono analizę wyników badań przyczepności powłoki rodu do podłoża niklu. Powłoki rodu (o grubości 0,2 i 0,5 mm) wytwarzano metodą elektrochemiczną. Przyczepność tych powłok określono metodą zarysowywania. Stwierdzono, że liniowa zmiana wartości siły dociskającej wgłębnik od 0,9 do 5 N oraz od 0,9 do 10 N nie powoduje oderwania powłoki od podłoża. Zwiększenie obciążenia siły dociskającej wgłębnik od 0,9 do 10 N prowadzi natomiast do powstawania mikropęknięć w podłożu niklu

Właściwości warstw aluminidkowych modyfikowanych platyna i palladem wytworzonych metodą CVD na podłożu nadstopów niklu

In the paper some functional properties (hardness and oxidation resistance) of platinum and palladium modified aluminide coatings deposited by the CVD method on a nickel-based superalloy were determined. The platinum and palladium microlayers, 3 μm thick were deposited by electroplating process. The heat treatment of electroplating microlayers was performed for 2h at the temperature 1050 degree Celsjus in an argon atmosphere as to increase adhesion between the coating and the substrate. The low activity CVD aluminizing process of platinum heat treated coatings 3 μm thick at the 1050degree Celsjus for 8h using IonBond equipment was performed. The effects of aluminizing process were verified by the use of an optical microscope (microstructure and coating thickness); a scanning electron microscope and an energy dispersive spectroscope (chemical composition of the surface and cross-section of the modified aluminide coating). The hardness measurements on the cross-section of nonmodified and platinum or palladium modified aluminide coatings were performed. Oxidation tests of modified aluminide coatings at the 1100 degree Celsjus for 1000 h in the air atmosphere were carried out. On the grounds of the obtained results it was found that the main phase of the platinum modified aluminide coating is β-(Ni,Pt)Al. Consequently, the palladium modification of aluminide coating causes the formation of β-(Ni,Pd)Al phase. The platinum modified aluminide coating has better oxidation resistance than nonmodified and palladium modified aluminide coating. The XRD analysis of the surface of oxidized platinum modified aluminide coating confirmed the presence of the thermodynamically stable oxide layer Al2O3, that has good protective properties. The oxides of NiAl2O4, Al1:98Cr0:02O3 and TiO2 were found on the surface of the palladium modified aluminide coating after 1000 h oxidation at the 1100 degree Celsjus the in the air atmosphere.W pracy określono niektóre właściwości użytkowe (twardość oraz żaroodporność) warstwy aluminidkowej modyfikowanej platyną i palladem wytworzonej metodą CVD na podłożu nadstopów niklu, polikrystalicznym Inconel 713 LC i monokrystalicznym - CMSX 4. Powlokę platyny i palladu (grubość - 3μm) wytworzono metodą galwaniczną. Poprawę przyczepności powłoki galwanicznej do podłoża uzyskano przez wygrzewanie w temperaturze 1050 stopni Celsjusza w czasie 2 h w atmosferze argonu. Warstwę aluminidkowa wytworzono w procesie niskoaktywnym CVD (temperatura - 1050 stopni Celsjusza, czas - 8h). Efekty procesu aluminiowania weryfikowano w badaniach mikroskopowych (mikrostruktura i głębokość warstwy) oraz w analizie składu chemicznego na powierzchni i przekroju warstwy modyfikowanej. Pomiary twardości prowadzono na przekroju niemodyfikowanej warstwy aluminidkowej oraz warstwie modyfikowanej platyna i palladem. Próbę zmęczenia cieplnego wykonano w temperaturze 1100 stopni Celsjusza i w czasie 1000 h w atmosferze powietrza. Analiza uzyskanych wyników badan pozwała stwierdzić, ze głównym składnikiem fazowym mikrostruktury modyfikowanej platyną warstwy aluminidkowej są kryształy fazy &beta ;-(Ni,Pt)Al. Modyfikowanie palladem warstwy aluminidkowej prowadzi do tworzenia się kryształów fazy &beta ;-( -(Ni,Pd)Al jako głównego składnika fazowego mikrostruktury warstwy. Warstwę aluminidkowa modyfikowaną platyną charakteryzuje większa żaroodporność w porównaniu do warstwy aluminidkowej modyfikowanej palladem lub niemodyfikowanej. Analiza składu fazowego na powierzchni warstwy aluminidkowej modyfikowanej platyna po próbie zmęczenia cieplnego wykazała obecność zgorzeliny składającej sie z termodynamicznie stabilnego tlenku Al.2O3: Tlenek NiAl2O4; Al1:98Cr0:02O3 oraz rutyl TiO2 zaobserwowano na powierzchni warstwy aluminidkowej modyfikowanej palladem po 1000 h utleniania w temperaturze 1100 stopni Celsjusza w atmosferze powietrza

Mikrostruktura i żaroodporność warstwy aluminidkowej wytworzonej metodą CVD na podłożu nadstopu niklu Mar M247

An investigation was conducted to synthesize βNiAl coating on the nickel based superalloy Mar M247 in a chemical vapor deposition process (CVD). The low activity process of aluminizing was carried out for 8 hours at the temperature 1050°C. Surface morphology and cross-section microstructure of the diffusion coating were studied and compared by using an optical microscope, a scanning electron microscope (SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy and an X-ray diffractometer. It was found that aluminide coating with the thickness of 37 μm consisted of two layers: an outer one and the inner interdiffusion one. The outer layer consists of single phase βNiAl. The inner one, consisted of βNiAl phase and carbides: MC and M23 C6 types which were originally present in the substrate. Cyclic oxidation test was performed at 1000°C for 1000h in the air atmosphere. The aluminized samples exhibited a small mass increase and the α- Al2 O3 oxide formed during oxidation test had a good adherence to the coating. The decrease of aluminum content in the coating with the prolongation of the oxidation time and the phase transformation of βNiAl to γ’ Ni3 Al and to γNi solid solution were observed. The samples without the coating showed a strong mass decrease in comparison to the coated samples.Niskoaktywny proces aluminiowania prowadzono w temperaturze 1050°C i w czasie 8 h. Badania mikrostruktury na przekroju oraz powierzchni warstwy dyfuzyjnej prowadzono za pomoca mikroskopu optycznego oraz skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w detektor EDS. Skład fazowy określano metodą rentgenowskiej analizy fazowej. Uzyskano warstwę aluminidkową o grubości 37 μm składająca się z dwóch stref: zewnętrznej oraz wewnętrznej (dyfuzyjnej). Strefa zewnętrzna składa się z fazy βNiAl. Natomiast wewnętrzna - z fazy βNiAl oraz węglików typu MC oraz M23C6. Badania cyklicznego utleniania prowadzono w temperaturze 1000°C i w czasie 1000 h w atmosferze powietrza. Podczas utleniania warstwy aluminidkowej powstaje tlenek α-Al2O3 o dobrej przyczepności do warstwy dyfuzyjnej. Zwiększenie czasu utleniania od o do 1000 h powoduje zmniejszenie zawartości aluminium oraz przemianę fazową β-NiAl do γ’-Ni3Al i do stałego roztworu γ-Ni. Materiał bez warstwy aluminidkowej charakteryzuje się większą szybkością utleniania w porównaniu do materiału z warstwą aluminidkową

Теплофізичні властивості склокристалічних ізоляційних шарів для пласких нагрівних елементів

Здійснено синтезу ізоляційних покриттів на основі склокристалічного матеріялу системи PbO—ZnO—B₂O₃ та на основі сполук AlN і MgO, одержаних методою магнетронного розпорошення. Досліджено теплофізичні властивості сталі 40Х13 та алюмомагнійового стопу АМг2, які використовували в якості підкладинок. Методою лазерного спалаху (LFA) досліджено тепломісткість, температуропровідність і теплопровідність одержаних покриттів, які порівняно із аналогічними властивостями підкладинок. Проаналізовано можливості використання одержаних ізоляційних покриттів в якості функціональних шарів для пласких нагрівних елементів.Проведён синтез изоляционных покрытий на основе стеклокристаллического материала системы PbO—ZnO—B₂O₃, а также на основе соединений AlN и MgO, полученных методом магнетронного распыления. Исследованы теплофизические свойства стали 40Х13 и алюмомагниевого сплава АМг2, которые использовались в качестве подложек. Методом лазерной вспышки (LFA) исследованы теплоёмкость, температуропроводность и теплопроводность полученных покрытий, которые сравнены с аналогичными свойствами подложек. Проанализированы возможности использования полученных изоляционных покрытий в качестве функциональных слоёв для плоских нагревательных элементов.The insulating coatings based on both glass-ceramic material of the PbO—ZnO—B₂O₃ system and the AlN and MgO compounds obtained by magnetron sputtering are synthesized. The thermophysical properties of stainless steel 40X13 and aluminium—magnesium alloy AMg2 used as substrates are studied. The specific heat, thermal diffusivity, and heat conductivity of the obtained coatings and substrates are investigated by the method of laser flash analysis (LFA). The possibilities of using obtained insulating coatings as the functional layers for the flat heating elements are analysed

Numerical Approach to Predicting Thermodynamic Properties of Ternary Al-Ni-Pt Alloys

Thermodynamic properties of ternary Al-Ni-Pt system, such as $\text{}^{ex}G_{AlNiPt},$ \mu_{Al(AlNiPt)},$$\mu_{Ni(AlNiPt)},$and$\mu_{Pt(AlNiPt)}$at 1373 K were predicted on the basis of thermodynamic properties of binary systems included in the investigated ternary system. The idea of predicting$\text{}^{ex}G_{AlNiPt} values was regarded as calculation of values of $\text{}^{ex}G$ function inside a certain area (a Gibbs triangle) unless all boundary conditions, that is values of $\text{}^{ex}G$ on all legs of the triangle are known ($\text{}^{ex}G_{AlNi}$, $\text{}^{ex}G_{AlPt}$, $\text{}^{ex}G_{NiPt}$). This approach is contrary to finding the function value outside a certain area, if the function value inside this area is known. $\text{}^{ex}G$ and $L_{ijk}$ ternary interaction parameters in the Muggianu extension of the Redlich-Kister formalism are calculated numerically using the Mathematica program. The accepted values of the third component concentration $x_{x}$ differed from 0.01 to 0.1 mol fraction. Values of L parameters in the Redlich-Kister formula vary for different $x_{x}$ values, the $\text{}^{0}L_{AlNiPt}$ value in particular. Values of thermodynamic functions: $\text{}^{ex}G_{AlNiPt}$, $\mu_{Al(AlNiPt)}$, $\mu_{Ni(AlNiPt)}$ and $\mu_{Pt(AlNiPt)}$ do not differ significantly for different $x_{x}$ values. The choice of $x_{x}$ value does not influence the accuracy of calculations

Numerical Approach to Predicting Thermodynamic Properties of Ternary Al-Ni-Pt Alloys

Thermodynamic properties of ternary Al-Ni-Pt system, such as $\text{}^{ex}G_{AlNiPt},$ \mu_{Al(AlNiPt)},$$\mu_{Ni(AlNiPt)},$and$\mu_{Pt(AlNiPt)}$at 1373 K were predicted on the basis of thermodynamic properties of binary systems included in the investigated ternary system. The idea of predicting$\text{}^{ex}G_{AlNiPt} values was regarded as calculation of values of $\text{}^{ex}G$ function inside a certain area (a Gibbs triangle) unless all boundary conditions, that is values of $\text{}^{ex}G$ on all legs of the triangle are known ($\text{}^{ex}G_{AlNi}$, $\text{}^{ex}G_{AlPt}$, $\text{}^{ex}G_{NiPt}$). This approach is contrary to finding the function value outside a certain area, if the function value inside this area is known. $\text{}^{ex}G$ and $L_{ijk}$ ternary interaction parameters in the Muggianu extension of the Redlich-Kister formalism are calculated numerically using the Mathematica program. The accepted values of the third component concentration $x_{x}$ differed from 0.01 to 0.1 mol fraction. Values of L parameters in the Redlich-Kister formula vary for different $x_{x}$ values, the $\text{}^{0}L_{AlNiPt}$ value in particular. Values of thermodynamic functions: $\text{}^{ex}G_{AlNiPt}$, $\mu_{Al(AlNiPt)}$, $\mu_{Ni(AlNiPt)}$ and $\mu_{Pt(AlNiPt)}$ do not differ significantly for different $x_{x}$ values. The choice of $x_{x}$ value does not influence the accuracy of calculations

The Ni-Al-Hf Multiphase Diffusion

The generalized Darken method was applied to simulate the diffusion between γ-Ni| γ’-Ni3Al and γ’-Ni3Al|β-NiAl interfaces. The results of calculations were compared with the experimental concentration’s profiles of nickel, aluminum and hafnium in aluminide and hafnium doped aluminide coatings deposited by the CVD and PVD methods on pure nickel. The method deals with the Wagner’s integral diffusion coefficients and thermodynamic data - activities of components. The experimental results agree with the simulated ones

The Ni-Al-Hf Multiphase Diffusion

The generalized Darken method was applied to simulate the diffusion between γ-Ni| γ’-Ni3Al and γ’-Ni3Al|β-NiAl interfaces. The results of calculations were compared with the experimental concentration’s profiles of nickel, aluminum and hafnium in aluminide and hafnium doped aluminide coatings deposited by the CVD and PVD methods on pure nickel. The method deals with the Wagner’s integral diffusion coefficients and thermodynamic data - activities of components. The experimental results agree with the simulated ones