رفتار اکسیداسیون سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111 در دمای °C 1000

مهندسی متالورژی و مواد

دوره 34، شماره 1 - شماره پیاپی 29، بهار 1402، صفحه 59-68   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2023.76898.1052

نویسندگان

فائزه اختری¹؛ صادق پورعلی^{* 1}؛ رضا توانگر²؛ سیدسینا حجازی³

¹مهندسی مواد و متالورژی، خوردگی و حفاظت از مواد، دانشگاه صنعتی سهند

²مهندسی مواد و متالورژی، خواص مکانیکی و فیزیکی مواد، دانشگاه صنعتی سهند

³سطح و فوتوالکتروشیمی، دانشگاه زیگن، آلمان

چکیده

بررسی حاضر به تحلیل رفتار اکسیداسیون سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD-111 در دمای °C 1000 و اتمسفر هوا می‌پردازد. برای این منظور، گستره‌ای از روش‌ها شامل آنالیز توزین حرارتی (TGA)، میکروسکوپی الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)، پراش پرتو ایکس سطحی (GI-XRD) و طیف‌سنجی انتشار نوری تخلیه تابشی (GDOES) به کار گرفته شدند. سینتیک اکسیداسیون این آلیاژ در دمای یاد شده پس از 10 ساعت اولیه، رفته رفته از خطی وارد سهمی می‌شود که این موضوع همراه با تشکیل لایه‌ اکسیدی یکنواخت بر سطح است. بر اساس تحلیل مقطیِ FE-SEM و GDOES، تیتانیوم را می‌توان اولین گونه‌ای در نظر گرفت که با شروع اکسیداسیون، وارد جبهه واکنش می‌شود. با این حال، با اکسید شدن آن و تخلیه آن در زیر جبهه اکسیداسیون، شرایط برای شکل گیری سایر اکسیدها از جمله اکسید کروم (Cr2O3) مهیا می‌شود. در ادامه، طی نفوذ به سمت داخل گونه‌های O2-، شرایط برای اکسیداسیون داخلی آلومینیوم و تشکیل جزایری از اکسیدهای Al2O3 فراهم می‌شود. بدینسان، پس از 100 ساعت اکسیداسیون، ترکیب شیمیاییِ فیلم اکسیدی مشتمل بر ناحیه درونیِ غنی از آلومینیوم، ناحیه بیرونیِ غنی از تیتانیوم و لایه میانیِ غنی از کروم است. نتایج GI-XRD نیز موید تشکیل فازهای اکسیدی یاد شده است. در این دما، اثری از جدایش پوسته اکسیدی و تشکیل اکسیدهای نیکل پس از 100 ساعت اکسیداسیون مشاهده نشد.

کلیدواژه‌ها

سوپرآلیاژ نیکل GTD-111؛ اکسیداسیون دما بالا؛ GI-XRD؛ TGA؛ GDOES

مراجع