الية تكون وانهيار الطلاء الالوميني بوجود بعض اكاسيد العناصر النادرة (TiO2,Dy2O3,Y2O3) على السبائك المحسنة == Formation And Degradation Mechanisim Of a Aluminide Coating with Some of Rare - Earth Metals (Y2O3,Dy2O3,TiO2) on Supper Alloys
Author name:
محمود احمد حمود داود الجبوري
Supervisor name:
مؤيد عبد الله محمد | وليد جلال علي
General topic:
Physics
Specific topic:
Solid State and Materials Physics
Degree:
Doctorate
University:
University of Al Mosul - Faculty Of Education - Physics Department
Language:
Arabic
University location:
Mosul
First pages:
26T1999 - p.pdf
Abstract:
تتعرض ريش المحركات التوربينية للطائرات ومحطات توليد الطاقة الى درجات حرارية عالية والتي تتسبب في تاكل هذه الاجزاء وانهيارها عن طريق تفاعلها مع الوسط المحيط . فالمعادن والسبائك تعاني من التاكسد السريع عندما تتغطى سطوحها بطبقة رقيقة من منصهر الاملاح مثل ملح كبريتات الصوديوم (Na2SO4) الموجود في اجواء اشتغال هذه الاجزاء وهي اجواء تاكسد في درجات حرارة عالية وهذا النوع من التاكسد يعرف " بالتاكل الحار " (Hot Corrosion) حيث تتكون قشرة اوكسيدية مسامية غير واقية. احدى الطرق الفعالة لحماية هذه الاجزاء هو تحويرات بطريقة الطلاء اي اغناء سطوحها بالالمنيوم بعملية تعرف بالالمنة والتي ينتج عنها تكون قشرة واقية مستمرة من الالومينا (Al2O3) والتي تتميز بدرجة انصهار عالية وعازلية جيدة للحرارة والكهربائية مما يمكنها من تقليل انتشار الاوكسجين والكبريت والعناصر المعدنية الاخرى .في هذا البحث تم تحضير نوعين من انظمة الطلاءات وهما : 1 . بودقة السمنتة التقليدية(Pack Cementation) ويهذه الطريقة يتم المنة السبائك بدرجة حرارة (1000 مº) ولفترات زمنية (16,8,4) ساعة .2 . طلاء الحاجز الحراري(Thermal Barrier Coating) بطريقة غير مطروقة من قبل وبهذه الطريقة يتم اكساء السبائك بثلاثة انواع من بعض اكاسيد العناصر النادرة مثل اوكسيد اليتيريوم(Y2O3) واوكسيد الدسبيرسيوم (Dy2O3) واوكسيد التيتانيوم (TiO2) قبل المنتها وكل على انفراد ، وقد تم تنفيذ هذه الطلاءات واختبار كفاءتها على نوعين من السبائك المحسنة منها (U500) ذات اساس نيكل و(IN718) ذات اساس نيكل - حديد ومقارنتها مع سبيكة ذات اساس حديد هي الصلب الاوستينايتي (AISI - 321) .نم دراسة الية تكون هذه الطلاءات وحركية نموها باستخدام الميزان الحساس (0.0001) غم كما تم التعرف على بنية الطلاءات الناتجة وتوزيع عناصر الطلاء وبعد كبرتتها في منصهر كبريتات الصوديوم في درجة (1050 مº) باستخدام تقنيات الاشعة السينية (XRD) والمجهر الالكتروني الماسح المزود بجهاز تحليل طاقة الاشعة السينية المعروف (SEM - EDAX) .اظهرت النتائج ان انظمة الطلاء وكذلك القشرة الاوكسيدية الواقية اثبتت كفاءة جيدة ومقاومة عالية عند تعرضها للتاكل بوجود منصهر الملح (Na2SO4) على سبائك النيكل ، بينما اظهرت بعض التقشرات وفشل القشرة الاوكسيدبة من مواقع محدودة على سبيكة الصلب الاوستينايتي وذلك بسببب الدورات الحرارية التي تتعرض لها في الاوساط التاكلية | The exposure of air craft and industrial gas turbine blades to high temperature can lead to degradation of a material by it's reaction with surroundings . Metals and alloys some times experience accelerated oxidation when thier surfaces are covered with a thin film of fused salt such as (Na2SO4) in an oxidizing atomsphere of elevated temperature . This mode of attack is called "Hot Corrosion", where aperous , non - protective oxide scale can be formed at the surface. One of the most important methods to protect these parts is the modification of surfaces of the base alloys by coating . The role of surfaces enrichment in aluminium (Aluminizing) produces countious protective oxide scale of alumina (Al2O3) which has a high melting point ,good insulation for heat and electricity, and can reduces the diffusion of oxygen sulfer and metalic elements In this project , two types of coating systems have been done , as follows : 1. Tradational pack cementation , in which the base alloys have been aluminized at (1000 ºC) for time intervals 4,8,16 houres . 2. Thermal barrier coating , in which a three types of rear - earth metals oxide (TiO2,Dy2O3,Y2O3) have been claded seperately on the base alloys surfaces before aluminizing . Two types of superalloys , Ni - base superalloys (U500),Ni - Fe base superalloys (IN718) were chosen for this projectand compared with austinitic stainless steel alloy (AISI - 321) . The mechanism of coating formation and growth kinetic have been studied in a sensitive microbalance , the microstructure coating produces and after degradation have been recarded by optical and electron microscope , (SEM - EDAX) , XRD also used for elements distribution and phases identification . The behaviour of the protective coating systems and oxid layers in a molten salt (Na2SO4) at (1050 ºC) were also studied . The localized failure of the scale has been observed as a result of thermal cycling for coatings produced on stainless steel alloy, as very protective and more resistant coatings has been formed on Ni - Base and Ni - Fe Base superalloys in aggressive environments
