Odporność na utlenianie powłoki AlCrN naniesionej metodą PVD na stop Ti-46Al-7Nb-0,7Cr-0,1Si-0,2Ni

Stopy, których mikrostrukturę stanowią uporządkowane fazy międzymetaliczne z układu Ti-Al stanowią perspektywiczny materiał inżynierski. W stopach tych zawierających 48+52% at. Al uzyskuje się szereg cennych właściwości, lecz nadal poszukuje się metod umożliwiających zwiększenie odporności na wysokotemperaturowe utlenianie. Niewystarczająca odporność na utlenianie jest spowodowana brakiem ochronnej warstwy AIŻO3. W warunkach wysokotemperaturowego utleniania stopy te charakteryzują się skłonnością do wytwarzania na powierzchni warstwy złożonej Z rutylu TiO2 (rys. 10), który nie gwarantuje właściwości ochronnych. Celem zapewnienia wysokotemperaturowej eksploatacji tych materiałów perspektywiczne wydaje się stosowanie odpowiednich powłok ochronnych. W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na utlenianie izotermiczne stopu Ti-46Al-7Nb-0,7Cr-0, 1 Si-0,2Ni Z naniesioną powłoką AlCrN. Materiałem referencyjnym był stop Ti-46Al-7Nb-0,7Cr-0,1Si-0,2Ni w stanie wyjściowym, bez naniesionej powłoki. Powłoka ochronna została naniesiona w procesie PVD. Próby izotermicznego utleniania w powietrzu przeprowadzono w temperaturze 900 i 950°C przez 250 h (rys. 9). Dokonano analizy uzyskanych wyników: składu chemicznego i fazowego naniesionej powłoki (rys. 5 18) oraz składu chemicznego powierzchni stopu z naniesioną powłoką po próbach utleniania (rys. 12 I 17). W przypadku utleniania stopu w stanie wyjściowym stwierdzono wyraźnie większe przyrosty masy i „zwłoczne” odpryskiwanie zgorzeliny. Naniesiona powłoka AlCrN zdecydowanie ograniczyła procesy odpryskiwania zgorzeliny oraz przyczyniła się do mniejszego przyrostu masy utlenianego stopu.

---

Alloys with a microstructure consisting of ordered intermetallic Ti-Al phases are considered a prospective engineering material. These alloys, with a 48+52% at. Al content, allow one to obtain valuable properties, however, the methods for improving their resistance to high temperature oxidation are still being researched. Insufficient oxidation resistance is caused by the lack of a protective layer ofAIŻO3. In high temperature oxidation, these alloys are characterized by a tendency to form a surface layer consisting of rutile TiO2 (Fig. 10), which does not provide protective properties. In order to ensure high temperature application of these materials, using appropriate protective layers seem to be necessary. This article presents the results of research on the resistance to isothermal oxidation of Ti-46Al-7Nb-0,7Cr-0,lSi-0,2Ni alloy with an applied AlCrN layer. The reference material was a Ti-46Al-7Nb-0,7Cr-0,lSi-0,2Ni alloy in its initial state without any coating deposited. The protective coating was deposited by the PVD process. Attempts at isothermal oxidation in air were performed at 900 and 950°C during 250 h (Fig. 9). An analysis of the obtained results was made: chemical composition analysis, phase analysis of the deposited coating (Fig. 5 I 8) and chemical composition analysis of the alloy surface with the coating deposited after oxidation tests (Fig. 121 17). In the case of the alloy oxidation in the initial state, pronouncedly higher mass growth and “deferred” scale chipping were noticed. The deposited AlCrN coating significantly reduces spalling processes and makes for lesser mass growth of the oxidized alloy.