HAVACILIKTA KULLANILAN BAZI SÜPERALAŞIMLARIN YÜKSEK SICAKLIK GAZ OKSİTLENME DAVRANIŞLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

Year 2023, , 689 - 697, 21.08.2023

Hacer Bahar Bilgiç Özen , Uğur Gökşen Halıcı , İlyas Bayrak , Neşe Öztürk Körpe

https://doi.org/10.31796/ogummf.1243242

Abstract

Havacılıkta yüksek sıcaklık bölgelerinde kullanılan malzemeler, korozyona dirençli ve yüksek mukavemet değerlerine sahip olmalıdırlar. Sektörden temin edilen ısıl işlem görmüş Ni esaslı süperalaşımları (Hastelloy X, Inconel 718 ve Inconel 738) öncelikle metalografik olarak hazırlandıktan sonra optik mikroskopta mikroyapıları görüntülenmiştir. Daha sonra oksitlenme deneyi için uygun boyuta getirilen numunelere 600 ve 900 °C sıcaklıklarında termogravimetrik analiz (TGA) cihazı ile 48 saat havada oksitlenme işlemi uygulanmıştır. Oksitlenen numunelerin yüzeylerinde oluşan oksit tabakaları tarayıcı elektron mikroskobu (SEM/ EDS) ile görüntülenmiş ve elementel analizi gerçekleştirilmiştir. Arrhenius eşitliği kullanılarak difüzyon kat sayıları hesaplanmış ve oksijen difüzyon kinetiği belirlenmiştir. Bu çalışmanın önemi bazı süperalaşımların oksitlenme kinetiklerinin ortaya çıkarılarak karşılaştırılması ve sektörün ihtiyacı olan kullanım açısından değerlendirme verilerine ulaşılmasını kolaylaştırmaktır.

Keywords

Nikel Esaslı Süper Alaşımlar, Oksitlenme, Kinetik

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

1139B411701481

COMPARISON OF HIGH-TEMPERATURE GAS OXIDIZATION BEHAVIORS OF SOME SUPERALLOYS USED IN AVIATION

Abstract

Materials used in high temperature regions in aviation must be corrosion resistant and have high strength values. Heat treated Ni-based superalloys (Hastelloy X, Inconel 718 and Inconel 738) supplied from the industry were first prepared metallographically, and then their microstructures were visualized under an optical microscope. Then, oxidation process in air was applied to the samples, which were brought to the appropriate size for the oxidation test, with a thermogravimetric analysis (TGA) device at 600 and 900 °C temperatures for 48 hours. The oxide layers formed on the surfaces of the oxidized samples were visualized with a scanning electron microscope (SEM/EDS) and elemental analysis was performed. Diffusion coefficients were calculated using the Arrhenius equation and oxygen diffusion kinetics were determined. The importance of this study is to reveal and compare the oxidation kinetics of some superalloys and to facilitate access to evaluation data in terms of usage that the industry needs.

Keywords

Nickel Based Alloys, Oxidation, Kinetics

Project Number

1139B411701481

References

• Bradley, E. F. (1988). Superalloys-A technical guide ASM International. Metals Park, OH.
• Çelik A. (2006). Nikel esaslı süperalaşımların talaşlı işlenmesi için SiAlON esaslı kompozit malzemelerin geliştirilmesi (Yüksek lisans tezi). Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
• Davis, J.R., (1997). Heat Resistant Materials. ASM Specialty Handbook, ASM International, 221-254..
• Dryepondt, S., Kirka, M. M., & List, F. A. (2019, March). Oxidation behaviour of Ni-based alloys fabricated by additive manufacturing. Paper presented in CORROSION 2019, Nashville, Tennessee, USA.
• Erdoğan, M., Çakmakkaya, M. ve Erol A. (2005). Katkı elementlerinin süperalaşımlara kazandırdığı genel özellikler, Afyon Kocatepe Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Metal Bölümü Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, www.teknolojikarastirmalar.com, Erişim Tarihi: 19.12.2017.
• Kahraman, F. (2008). Süperalaşımların nitrürlenerek yüzey özelliklerinin incelenmesi (Doktora tezi). Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir.
• Kutz, M. (2018). Handbook of environmental degradation of materials. William Andrew Applied Science Publishers, Elsevier.
• Patil, A. R., & Vagge, S. T. (2022). Hot corrosion behaviour of Inconel 738 superalloy in presence of NaCl, Na2SO4, V2O5. Materials Today: Proceedings, 65, 74-80. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.05.068.
• Pillai, R., Dryepondt, S., & Pint, B. A. (2019). High temprerature oxidation lifetime modelling of thin-walled components. In Turbo Expo: Power for Land, Sea and Air, American Society of Mechanical Engineering, 58677, V006T24A008. doi: https://doi.org/10.1115/GT2019-90505.
• Schütze, M. (1995). Mechanical properties of oxide scales. Oxidation of Metals, 44(1), 29-61. doi: https://doi.org/10.1007/BF01046722 .
• Sims, C. T., Stoloff, N. S., & Hagel, W. C. (1987). Superalloys II (Vol 8). New York: Wiley.
• Tanner, D. W. J. (2009). Life assessment of welded INCONEL 718 at high temperature (PhD Thesis). University of Nottingham.
• Tillack, D. J. (2007). Welding superalloys for aerospace applications. Welding Journal, 86(1), 28-32. Redrieved from
• http://pascalfrancis.inist.fr/vibad/index.php?action=getRecordDetail&idt=18441725.
• Zhao, J. C., Larsen, M., & Ravikumar, V. (2000). Phase precipitation and time-temperature-transformation diagram of Hastelloy X. Materials Science and Engineering: A, 293(1-2), 112-119. doi: https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)01049-2.