Development of hightemperature alloys using dispersed stable oxide phases تطوير سبائك درجات الحرارة العالية باستعمال أطوار أكاسيد مستقر مشتقة

Abstract

يقدم هذا البحث دراسة لتأثير إضافة كميات صغيرة من الزركونيوم والتيتانيوم والهافنيوم (بنسب تصل إلى 1 % بالوزن) على سلوك الأكسدة لسبائك الكوبالتكروم، وكذا تأثير إضافة الهافنيوم (بنسبة تصل إلى 15 % بالوزن) على سلوك التأكسد لسبائك الكوبالتكرومألومنيوم وقد أجريت عملية الأكسدة في نطاق درجات حرارة تتراوح ما بين 1000 إلى 1200 م، ولمدد تصل إلى 1000 ساعة وقد تمت أكسدة هذه السبائك داخليا لتوليد أطوار أكاسيد مشتقة من السبائك المكونة لكل من أكسيدي الكروم والألومنيوم على التوالي، وذلك باستخدام أسلوب معين للأكسدة الداخلية المحكومة وقد أجريت على السبائك المحتوية على الأكاسيد المشتقة اختبارات دورية، وكذلك اختبارات ثابتة لدرجة الحرارة، وتبين أن إضافة معادن فعالة إلى السبائك المحتوية على الكروميا لا يؤثر على معدل الأكسدة، أما بالنسبة للسبائك المكونة للألومنيا فإن إضافة هذه المعادن الفعالة يقلل من معدل أكسدتها كذلك فإن هذه الأخيرة لها نفس التأثير مثل الأكاسيد المشتقة وقد تم تكوين الأكاسيد الداخلية بنجاح عن طريق التحكم في أجواء الأكسدة ذاتها وتحسنت المقاومة للأكسدة كثيرا بعد حدوث الأكسدة قبل الداخلية، ويعزى هذا التحسن جزئيا إلى تحسن الالتصاق بين الرواسب والسبيكة مما يؤدي إلى تقليل تكسير الرواسب عند درجة الحرارة العالية، وجزئيا إلى تغيير محتمل في حجم حبيبة أكسيد الكروم وهذا ويصبح عامل تحسن الالتصاق المشار إليه أكثر أهمية أو وضوح في ظروف التعرض الدوري للحرارة ولقد أوضحت الدراسة المجهرية أن تحسن التصاق رواسب الأكاسيد المتكونة على سطح السبائك يرجع بالدرجة الأولى إلى تكوين آلية وتدية حيث تساعد الأكاسيد الداخلية المشتقة على نمو نتؤات من أكسيد الكروم، وأكسيد الألومنيوم من داخل السبيكة إلى طبقة الأكسيد الخارجي

The effects of small amounts of Zr Ti and Hf (up to 1 wt %) on the oxidation behavior of CoCr alloys and Hf (up to 15 wt %) on the oxidation behavior of CoCrAl alloys have been studied The oxidation was carried out in the temperature range 10001200 C for times up to 1000 hr The alloys were internally oxidized for producing dispersed oxides phases in Cr2O3and Al2O3 forming alloys using a controlled internal oxidation technique Both isothermal and cyclic tests were carried out for the alloys containing the dispersed oxides The addition of reactive metals to the chromia forming alloys does not affect the oxidation rate but it reduces the rate for the alumina forming alloys The later has the same effect as dispersoid oxides Internal oxides were successfully formed by controlling the oxidizing atmospheres The oxidation resistance was very much improved after the preinternal oxidation In part this is due to the improved adhesion between scale and alloy reducing scale spallation at temperature and in part due to possible modification of Cr2O3 grain size The former factor is more critical under thermal cycling conditions Metallographic evidence suggests that the imporved scale adhesion is due principally to a pegging mechanism the internal dispersed oxide promotes the growth of interusions of Al2O3 or Cr2O3 into the alloy