Mechanical properties of nickel alloy with intermetallic surface layers

Multi-layer Al2 O3+Ni-Al coatings were produced on Inconel 600 by the glow discharge assisted oxidizing of the substrates pre-coated with aluminum by magnetron sputtering. The layers have a diffusive structure and can be produced on parts of complicated shapes. The Al203 layer formed on intermetallic Al-Ni increases its hardness (7,2 GPa) and wear resistance. This paper is devoted to the influence of the multi-layered coatings on the mechanical properties of Inconel 600. The structure of the layers was examined in a scanning electron microscope equipped with an Energy Dispersive Spectrometer, and the surface topography was analyzed using a profilometer. The coated and uncoated samples were subjected to a tensile test at room temperature and at 500°C using two strain rates of 8.3-10-3 s-1 and 8.3-10-4 s-1. The low-cycle fatigue resistance at room temperature was also determined. It has been found that the coatings slightly decrease the strength of Inconel 600. A quantitative analysis of the serrations observed in the stress-strain curves also shows that the coatings reduce the intensity of the Portevin-Le Chatelier effect. Measurements of the dynamic mechanical properties showed that the coatings do not affect the fatigue strength of the nickel alloy.

---

Warstwy Al203+Ni-Al o złożonej budowie zostały otrzymane na stopie Inconel 600 poprzez utlenianie w warunkach wyładowania jarzeniowego próbek pokrytych powłoką Al uzyskana metodą rozpylania magnetronowego. Uzyskane warstwy mają charakter dyfuzyjny i mogą być produkowane na elementach o skomplikowanych kształtach. Warstwy Al203+Ni-Al podwyższają twardość powierzchniową (7GPa) i odporność na zużycie stopu Inconel 600. Niniejsza praca dotyczy wpływu warstw na właściwości mechaniczne stopu Inconel 600. Mikrostruktura warstw była badana przy użyciu mikroskopu skaningowego wyposażonego w przystawkę EDS. Topografia powierzchni próbek po procesie obróbki powierzchniowej była analizowana przy użyciu profilometru. Próbki w stanie wyjściowym i z warstwą międzymetaliczną były poddane próbom rozciągania w temperaturze pokojowej i w 500°C przy dwóch szybkościach odkształcenia 8.3- 10-3 s-1i 8.3-10-4 s-1. W pracy badano również odporność na niskocyklowe zmęczenie. Wykazano, że uzyskane warstwy w niewielkim stopniu obniżają wytrzymałość stopu Inconel 600. Ilościowa analiza oscylacji obserwowanych na krzywych naprężenie-odkształcenie pokazała, że intermetaliczne warstwy zmniejszają intensywność procesu Portevin-Le Chatelier. Pomiary dynamicznych właściwości mechanicznych wykazały, że warstwy nie wpływają w sposób istotny na wytrzymałość zmęczeniową stopu niklu.