Upload
phamduong
View
226
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
* M. Sc. Tiancheng Liang Telefon: +49 241 80-95346 E-Mail: [email protected]
Oxidations- und Diffusionsbeständigkeit von HS-PVD (Cr,Al)ON- γ-TiAl-Legierungen beschichteten DFG BO 1979/40-1, 01.06.2015-31.01.2018K. Bobzin, T. Brögelmann, C. Kalscheuer, T. Liang*
Zielsetzung § Herstellung dicker (d ≈ 15 µm) (Cr,Al)ON-Beschichtungen mittels High-Speed Physical Vapour Deposition (HS-PVD)-Technologie
§ Untersuchung der Eignung der (Cr,Al)ON-Beschichtungen zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit von γ-TiAl
Motivation
§ Untersuchung der Morphologie und Mikrostruktur mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Transmissions-elektronenmikroskopie (TEM)
§ In-situ Phasenanalyse bei hohen Temperaturen bis T = 950 °C mittels Hochtemperaturröntgendiffraktometrie (HT-XRD)
§ Beurteilung der Diffusionseffekte unter Einsatz der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDX) und Elektronenstrahlmikroanalyse (ESMA)
Ausblick
Ergebnisse § Dichte (Cr,Al)ON-Beschichtungen mit einer Nanokomposit-Mikrostruktur
§ Hohe Abscheiderate dd/dt > 16 µm/h bei der Herstellung von (Cr,Al)ON-Beschichtungen
§ Hohe Phasenstabilität der (Cr,Al)ON-Beschichtungen bis T = 950 °C mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) nachgewiesen
§ Röntgenamorph bis Temperaturen T = 950 °C ohne Phasenumwandlung unter sauerstoffhaltiger Atmosphäre
§ Signifikante Unterbindung der Interdiffusion
§ Entwicklung und Herstellung von dicken (Si,Al)ON-Beschichtungen
§ Charakterisierung der Systemeigenschaften in Langzeitversuchen
§ Applikation der Beschichtungen auf Turbinenschaufeln
Danksagung
Institut für OberflächentechnikRWTH Aachen UniversityKackertstraße 15, 52072 Aachen, GERMANYwww.iot.rwth-aachen.deTelefon: +49 241 80-95346Fax: +49 241 80-92941
Fanschaufeln
KompressorBrennkammer
Hochdruck-turbine
Niederdruck-γ-TiAl-Legierungen
Einsatz von γ-TiAl in der Gasturbine [GE Aviation]
HT-XRD-Spektren der (Cr Al )O N -32 30 35 3
Beschichtung
Das Forschungsvorhaben BO 1979/40-1 wird durch die Deutsche Forschungs-gesellschaft (DFG) finanziert. Für diese Förderung und Unterstützung sei gedankt.
Inte
nsi
tät
[a. u
.]
20 30 40 50 60 70 80
Beugungswinkel 2θ [°]
turbine
16,5 µmCrAl Interlayer
WC-Co-Substrat
(Cr Al )O N -Beschichtung37 34 28 1
10 µm
Morphologie und Mikrostruktur der as-deposited (Cr Al )O N -Beschichtung 37 34 28 1
mittels REM und TEM
T = 950 °C
T = 850 °C
T = 750 °C
T = 650 °C
T = 550 °C
Einbettmittel
(Cr Al )O N -Beschichtung32 30 35 3
CrAl Interlayer
Ti-48Al-2Cr-2Nb
Röntgenamorphe (Cr Al )O N -32 30 35 3
Beschichtung nach HT-XRD-Untersuchungen bei T = 950 °C
Ch
em
isch
e Z
usa
mm
en
setz
un
g [a
t.%
]
0
20
40
60
Lin
ien
scan
0 10 20Abstand x [µm]
EDX-Linienscan der (Cr Al )O N -32 30 35 3
Beschichtung nach den HT-XRD-Untersuchungen
Cr
O
Al
Ti
NbN
Scanrichtung
(Cr Al )O N -32 30 35 3
Beschichtung IDZ
* Ti-48Al-2Cr-2Nb
Interdiffusions-zone (IDZ)
*
Methoden
§ Anwendung von γ-TiAl als Leichtbauwerkstoff in Turbinen
§ Geringe Oxidationsbeständigkeit von γ-TiAl bei Temperaturen T > 850 °C