Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3584
Vosberg, Volker Richard; Quadakkers, Wilhelm Joseph; Schubert, Florian; Nickel, Hubertus
Korrelation zwischen Spannung und Haftung von Oxidschichten auf Si- und Ti-haltigen NiCrAlY-Legierungen
179 S., 1998

In dieser Arbeit wurde der Zusammenhang von mechanischer Spannung und der Haftung von Aluminiumoxidschichten auf Si– und Ti–haltigen NiCrAlY–Legierungen untersucht. Dazu wurden die Si– und Ti–Gehalte in hochreinen, gegossenen Modellegierungen der Zusammensetzung Ni-20Cr-10Al-Y im Bereich von 0 bis 2 m/0 variiert.

Diese massiven Proben wurden zyklischer Oxidation im Temperaturbereich von 950 bis 1100° C unterzogen. Wachstum und Abplatzen der Oxidschicht wurden durch Gravimetrie verfolgt, die bei Raumtemperatur in der Schicht vorliegenden mechanischen Spannungen regelmäßig durch röntgenographische Spannungsanalysen bestimmt. Mit Hilfe dieser Ergebnisse erfolgte eine Betrachtung der Mechanismen für Relaxation und Schichtversagen.

Die Zugabe sowohl von Silicium als auch von Titan hat einen deutlichen Einfluß auf die Phasenzusammensetzung der Legierungen auf der Basis Ni-20Cr-10Al-Y. Wegen veränderter Stabilitätsbereiche wird die thermische Ausdehnung im Temperaturbereich von 950 bis 1100° C durch Zugabe von Si verringert während sie durch Ti–Zusätze erhöht wird.

Bei Auslagerungstemperaturen oberhalb von 950° C ist eine Relaxation der thermisch induzierten Spannungen festzustellen, die wesentlich durch plastische Verformungen des Grundwerkstoffes getragen wird. Dabei scheint Si, die Temperatur, ab der die Relaxation wirksam wird, zu senken, während Ti eine gegenteilige Wirkung hat.

Eine Analyse der nachgewiesenen Fehler deutet darauf hin, daß sowohl Schubspannungen an Fehlern im Oxid als auch die Spannungskonzentrationen an Oxidintrusionen zum Versagen der Oxidschichten beitragen. Hierzu ist insbesondere eine Förderung der Bildung von Intrusionen durch hohe Ti–Zusätze (2 m/0) zu bemerken. Eine stärkere Beeinflussung der Bildung von Fehlern, sowohl im Oxid als auch in der Grenzfläche, geht mit der Variation des Y–Gehaltes einher; eine Steigerung von 0,1 m/0 auf 0,4 m/0 führt zu einer vermehrten Ausscheidung von Yttrium–Aluminaten und zu einem früheren Versagen unter zyklischer Oxidation.


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Letzte Änderung: 07.06.2022