مواد پیشرفته در مهندسی

مواد پیشرفته در مهندسی

بررسی تخریب فرادمایی پوشش‌های آلومینایدی اصلاح‌شده با ژرمانیوم به روش رسوب‌دهی شیمیایی بخار بر آلیاژ هستلوی X در ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مواد، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران
2 پژوهشکده نیمه هادی‌ها، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران
چکیده
مقدمه و اهداف: در این پژوهش، آزمون ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد به‌عنوان آزمون تخریب فرادمایی و نه آزمون شرایط سرویس عادی بازتعریف شد. هدف، مقایسه پاسخ تخریبی سه پوشش آلومینایدی شامل پوشش مرجع و دو پوشش اصلاح‌شده با ژرمانیوم بر آلیاژ هستلوی ایکس بود.
مواد و روش‌ها: لایه‌های پیش‌ساز ژرمانیوم در دو مسیر ۶۰۰ درجه سانتی‌گراد به‌مدت چهار ساعت و ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد به‌مدت دو ساعت ایجاد شدند و سپس آلومینایزینگ در دمای ۱۰۲۰ درجه سانتی‌گراد به‌مدت سه ساعت انجام شد. پس از آزمون فرادمایی، تغییر جرم، ریزساختار مقطعی، آنالیز عنصری نیمه‌کمی، نقشه‌برداری عنصری و پراش پرتو ایکس بررسی شد.
یافته‌ها: پس از ۵۵ ساعت آزمون فرادمایی، تغییر جرم پوشش آلومینایدی مرجع ‎Al‎ برابر با <span dir="ltr">0/09687 -mg/cm²‎ </span> و تغییر جرم پوشش اصلاح‌شده Ge900-Al برابر با <span dir="ltr">0/09421 -mg/cm²</span> ‎ بود؛ در‌حالی‌که پوشش اصلاح‌شده Ge600-Al تغییر جرم <span dir="ltr">0/05971 +mg/cm²</span> را حفظ کرد. همچنین، Ge900-Al در مقایسه با دو نمونه دیگر شواهد روشن‌تری از بقای نسبی فاز بتا آلومیناید نیکل‎ نشان داد.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که رفتار پوشش‌ها در این آزمون مرزی، تنها تابع حضور ژرمانیوم نیست و به معماری اولیه پوشش، پیوستگی نواحی موثر بر درهم نفوذی و بقای فاز بتا آلومیناید نیکل وابسته است. این نتایج باید با توجه به ماهیت فرادمایی آزمون و محدودیت داده‌های موجود تفسیر شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Over-Temperature Degradation of CVD Germanium-Modified Aluminide Coatings on Hastelloy X at 1400 °C

نویسندگان English

Reza Etemadi Kafash 1
Mohamad Javad Eshraghi 1
Keivan Asadian 1
Seyed Mohammad Mehdi Hadavi 2
1 Department of Materials Engineering, Materials and Energy Research Center (MERC), Karaj, Iran
2 Semiconductor Research Institute, Materials and Energy Research Center (MERC), Karaj, Iran
چکیده English

Introduction and Objectives: This study redefines the 1400 °C experiment as an over-temperature degradation test rather than a conventional service-temperature oxidation test, and evaluates the microstructural stability limit of conventional and germanium-modified aluminide coatings on Hastelloy X.
Materials and Methods: Ge-containing precursor layers were produced by CVD using 600 °C/4 h and 900 °C/2 h routes, followed by CVD aluminizing at 1020 °C for 3 h. The coated specimens were exposed at 1400 °C for 55 h and then characterized by mass-change measurement, cross-sectional BSE observations, semi-quantitative EDS, elemental mapping, and XRD.
Results: In the available dataset, ‎Al‎ and Ge900-Al showed net mass changes of -0.09687 and -0.09421 mg/cm², respectively, whereas Ge600-Al retained a positive net mass change of +0.05971 mg/cm². Ge900-Al showed clearer XRD evidence of retained β-NiAl, while Ge600-Al showed the most favorable mass-change response within the present 55 h window.
Conclusion: The results should be interpreted as a short-window over-temperature degradation response. The behavior of the coatings is controlled not only by Ge addition but also by the initial coating architecture, the continuity of Ge/Cr-bearing barrier-like regions, and the relative retention of β-NiAl. Because the test temperature exceeds the nominal melting range of Hastelloy X, the results are not intended to represent normal service oxidation behavior.

کلیدواژه‌ها English

Hastelloy X, Aluminide coating, Germanium modification, Over-temperature degradation, Mass change, Microstructural stability, &beta
-NiAl

تحت نظارت وف بومی