Interakce několika prvků při difuzi do povrchu kovových matriálů

Diffusion of Several Elements Into Surface Layer of Metals and Their Interaction

dizertace

čeština

Práce je zameřena na studium interakce nekolika prvku (Al, Si, Ni a Cr) pri difuzi do povrchu hliníku, niklu a slitin na bázi niklu. Výslednými produkty interakcí, probíhajících za vysokých teplot, je vznik a následný růst oblastí tvořených nejcasteji intermetaliky na rozhraní nebo v objemu materiálu difuzního páru. Hlavním cílem práce bylo sledovat průběh interakcí řízených přednostně mechanismem objemové difuze, identifikovat vznikající fáze a popsat pravděpodobný mechanismus tvorby nebo zániku těchto oblastí. Žíháním na teplotách 600 a 630 oC byl v průbehu středně a dlouhodobé tepelné expozice připraven z Ni a Ni20Cr povlaku na Al substrátu přirozený částicový kompozitní materiál. Na rozhraní difuzního páru byl sledován vznik Al3Ni2 a Al3Ni intermetalických vrstev. V Al substrátu byl přednostně po hranicích zrn zaznamenán vznik ntermetalických částic Al3Ni a Al9Ni2. Byl navržen a vhodně upraven průbeh tepelného zpracování pro přípravu aluminidových difuzních vrstev z Al a AlSi suspenzí. Byl sledován vznik techto vrstev na substrátech Ni, Ni20Cr a INCONEL 713LC v průběhu žíhání na teplotě 1000 oC. Výsledné difuzní vrstvy složené z několika odlišitelných oblastí jsou tvořeny intermetaliky Ni2Al3, NiAl, Ni3Al, AlCr2, CrSi, aj. Pri následné střednědobé tepelné expozici na teplotách 900 a 1000 oC byl sledován vliv bežné atmosféry na postupný zánik takto připravených vrstev. Pro studium zmíněných systému bylo využito metod svetelné mikroskopie, rastrovací elektronové mikroskopie, fokusovaného iontového svazku, transmisní elektronové mikroskopie, EDS mikroanalýzy, kvalitativní i kvantitativní RTG fázové analýzy, obrazové analýzy, mikrotvrdosti a zkoušky tahem za pokojových teplot.

The work is focused on the diffusion of several elements such as Al, Si, Ni and Cr into the surface layer of aluminium, nickel and nickel-based alloys and their interaction. Products of these interactions at high temperatures result in the formation and growth of intermetallics regions at the interface and/or in the volume of diffusion couples. The main objective was to examine the interactions controlled mainly by the volume diffusion mechanism, to identify the phases formed in this way, and to describe the mechanisms of the formation or decline of these regions. An aluminium-matrix composite strengthened by intermetallic particles from nickel or nickel with 20 wt.% of chromium coatings on aluminium substrate was formed during medium-term and long-term annealing at temperatures of 600 and 630 oC. At the diffusion-couple interface the Al3Ni2 and Al3Ni intermetallic layers start to form. Moreover, the Al3Ni and Al9Ni2 particles, grown primarily along the grain boundaries, were found in the aluminium matrix. Heat treatment for the preparation of aluminide diffusion coatings from Al and AlSi slurries was proposed and adapted. The formation of diffusion coatings during short-term annealing at a temperature of 1000 oC on nickel, Ni20Cr and INCONEL 713LC alloys was observed. The coatings finally, made up of several layers, were formed by the intermetallics Ni2Al3, NiAl, Ni3Al, AlCr2, CrSi, etc. The influence of air atmosphere during subsequent mediumterm annealing at temperatures of 900 and 1000 oC on these coatings was observed. For this study, the methods of light microscopy, scanning electron microscopy, focused ion beam, transmission electron microscopy, EDS microanalysis, qualitative and quantitative XRD phase analysis, image analysis, microhardness and room-temperature tensile test were used.

tepelné zpracování a výroba, kompozity s hliníkovou matricí, diruzní vrstvy, fázové rozhranní , neklové aluminidy

Heat Treatment and Processing, Aluminium Matrix Composites, Diffusion Coatings, Phase Interfaces, Nickel Aluminides

ČELKO, L.

22. 10. 2009

VUT v Brně, FSI

Brno

1

28

28