أكسدة الإينكونيل 939 في درجات الحرارة العالية المتكونة من ثنائي فلوريد الكبريت السائل LPBF
مقدمة
سبائك فائقة أساسها النيكل هي سبائك مقاومة للتآكل مصممة للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية حتى 1100 إلى 1150 درجة مئوية. ونظرًا لمستوياتها العالية من مقاومة الزحف والفلن والأكسدة، تُستخدم هذه السبائك على نطاق واسع في صناعات الطيران والطاقة. وعادةً ما تحتوي على ما يصل إلى 10 عناصر صناعة السبائك، بما في ذلك العناصر الخفيفة مثل الكربون أو البورون والعناصر الثقيلة المقاومة للحرارة مثل Ta أو W أو Nb أو Re.
انكونيل 939(المعروف أيضًا باسم في 939) عبارة عن سبيكة فائقة عالية المحتوى من الكروم تُستخدم عادةً في شفرات التوربينات والشفرات. تتمتع هذه السبيكة بقدرة لحام جيدة وقوة كافية في درجات حرارة تشغيل تصل إلى 950 درجة مئوية. تُشكّل السبائك الفائقة المشابهة لـ In939، مثل In718 و In625 وRene 220، طبقة Cr2O3 من خلال الأكسدة التفضيلية للكروم، وبالتالي حماية المعدن من التآكل في درجات الحرارة العالية. وعادةً ما تكون طبقة الأكسيد المتكونة كثيفة وبطيئة النمو ولها عمر خدمة طويل في درجات حرارة تشغيل تصل إلى 1000 درجة مئوية. عند استخدامها، تتعرض طبقة Cr2O3 للإجهاد، خاصةً في ظل الظروف الدورية، مما قد يؤدي إلى تشقق الطبقة.
في هذا التحقيق، خصائص الأكسدة لـ في 939 تمت دراسة الأجزاء التي تم إنتاجها بواسطة AM و CM (الصب) بالتفصيل بعد التعريض عند درجة حرارة 900 درجة مئوية مع 158 ساعة باستخدام المجهر الضوئي والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والتحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDX).
المواد
إن في 939 يتم إنتاج السبائك عن طريق كل من AM (اندماج قاع المسحوق بالليزر LPBF) و CM (الصب). يظهر التركيب الكيميائي لسبائك AM و CM In939 في الجدول 1:
النتائج والمناقشة
الشكل 1 تُظهر صورة مجهرية ضوئية للبنية المجهرية المحفورة ل AM In939 بمتوسط حجم يتراوح بين 100-120 ميكرومتر.
الشكل 2 تُظهِر المقاطع العرضية SEM-EDX لعينات AM-الاتجاه Y وAM-Z والاتجاه Z وCM In939 بعد الأكسدة عند 900 درجة مئوية مع 158 ساعة. وفقًا للصورة المقطعية المستعرضة، نمت خارجيًا طبقات Cr2O3 Cr2O3 بمتوسط سماكة 3 ميكرومتر في جميع العينات. تكون الطبقة مستمرة وموحدة، ولا يوجد اختلاف كبير في مقياس النمو الخارجي بين العينات من حيث تكوين الطور وسُمك طبقة الأكسيد بسبب تباين البنية المجهرية. وهذا يعني أن تباين البنية المجهرية لمواد AM لا يؤثر على سلوك الأكسدة في ظل هذه الظروف:
خاتمة
تركز هذه الدراسة على كيفية تشابه خصائص التآكل في In939 الناتج عن التصنيع الإضافي مع خصائص التآكل في In939 المصنّع تقليديًا (CM) عند درجة حرارة 900 درجة مئوية، بغض النظر عن اتجاه السطح المؤكسد بالنسبة لاتجاه التشكيل. تشكل كلتا المادتين طبقة Cr2O3 كطبقة أكسيد واقية على سطح In939.