Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Study of effect of si-codeposition pack aluminizing using SiO2 powder on microstructure and oxidation behavior of nickel-aluminium intermetallic layers on IN800HT substrate
Year (A.D.)
2021
Document Type
Thesis
First Advisor
ปฐมา วิสุทธิพิทักษ์กุล
Second Advisor
ศิริชัย ลีลาเชาว์
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Metallurgical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมโลหการ)
Degree Name
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
วิศวกรรมโลหการและวัสดุ
DOI
10.58837/CHULA.THE.2021.939
Abstract
ในงานวิจัยนี้ศึกษาผลของเติม SiO2 ในกระบวนอะลูมิไนซิงแบบผงชนิด high-activity โลหะผสมพิเศษ IN800HT ที่มีการเจือซิลิกอนในช่วง 0-37.5 at% อ้างอิงจากสัดส่วนของซิลิกอนที่ได้และอะลูมิเนียมที่เหลือจากปฏิกิริยารีดักชัน โดยวิเคราะห์ผ่านโครงสร้างจุลภาค องค์ประกอบทางเคมี และชนิดของสารประกอบอะลูมิไนด์ของชั้นเคลือบที่เกิดขึ้นจากการเตรียมที่อุณหภูมิ 1000 °C เป็นเวลา 4 ชั่วโมง จากการทดลองพบว่า ชั้นเคลือบของตัวอย่างที่ไม่มีการเจือซิลิกอนประกอบไปด้วย 3 ชั้นย่อย คือ (i) ชั้นนอกที่ของผสมระหว่างสารประกอบอะลูนิไนด์ที่มีความเข้มข้นของอะลูมิเนียมสูง (ii) ชั้นกลางที่มีสารประกอบอะลูมิไนด์ hyperstoichiometric β-(Fe,Ni)Al เป็นหลัก และ (iii) ชั้น interdiffusion zone (IDZ) ที่เป็นชั้นในสุด ซึ่งบ่งบอกถึงการแพร่ของอะลูมิเนียมเข้าไปในโลหะผสมพิเศษ IN800HT ความหนาของแต่ละชั้นย่อยได้รับผลกระทบจากปริมาณ SiO2 ที่เติมลงไป การละลายของซิลิกอนในสารประกอบอะลูมิไนด์มีปริมาณน้อยกว่า 5 at.% เมื่อมีการเจือซิลิกอนในปริมาณสูงขึ้น จะเกิดการแยกตัวของซิลิกอน (Si segregation) บริเวณชั้น IDZ หรือพื้นที่แยกตัวในชั้นกลางของตัวอย่างที่มีการเจือซิลิกอน การเจือซิลิกอนในกระบวนการอะลูมิไนซิงแบบผงโดยใช้ซิลิกอนไดออกไซด์ประสบความสำเร็จเนื่องจากการลดลงของ thermodynamic activity ของ Al สำหรับการทดสอบ cyclic oxidation ที่อุณหภูมิ 1,000°C ภายใต้สภาวะบรรยากาศอากาศแห้งเป็นระยะเวลา 104 ชั่วโมง พบว่า ตัวอย่างที่มีการเจือซิลิกอนมีการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักต่ำกว่าตัวอย่างที่ไม่มีการเจือซิลิกอน พฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันแบบ sub-parabolic growth เกิดขึ้นในกรณีของ (1) โลหะผสมพิเศษ IN800HT (3) ตัวอย่างที่ไม่มีการเจือซิลิกอน และ (3) เจือซิลิกอนในปริมาณ 37.5 at% มี ในขณะที่ตัวอย่างที่มีการเจือซิลิกอน 12.5 at% และ 25.0 at% มีพฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันแบบ linear growth เป็นหลัก
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Influence of SiO2 addition on aluminides formation and oxidation behavior in a high-activity pack aluminization on Incoloy 800HT was investigated with different theoretical atomic ratios of the reduced Si and the remained Al, i.e. Si/(Si+Al), in range of 0-37.5 at.%. Microstructures, chemical compositions and phase evolution of the coatings prepared at 1,000°C for 4 h were examined. Three layers of the coatings were observed for the updoped condition as follow: (ii) a mixture of Al-rich intermetallics outer layer, (ii) a hyperstoichiometric β-(Fe,Ni)Al middle layer and (iii) an interdiffusion zone, indicating a predominant Al inward diffusion. A layer thickness was affected by the SiO2 content. Dissolved Si in the aluminides was found to be less than 5 at.%. With higher SiO2 contents, a Si segregation was observed in the interdiffusion layer or as separated domains in β-(Fe,Ni)Al layer. An incorporation of Si in a single-step aluminization using SiO2 was successful due to a reduction in thermodynamic diffusing Al activity. The cyclic oxidation test was conducted at 1000°C for 104 hours in dry air atmosphere. Among the aluminized specimens, the Si-doped conditions showed lower mass change than that of the undoped one. Sub-parabolic oxidation behavior was observed for IN800HT, undoped and Al-37.5Si while the Al-12.5Si and the Al-25.0Si mainly showed a linear oxidation kinetic.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
หนันต๊ะ, ณัฐพงษ์, "การศึกษาผลของการเจือซิลิกอนในกระบวนการอะลูมิไนซิงแบบผงโดยใช้ผงซิลิกอนไดออกไซด์ต่อโครงสร้างจุลภาค และพฤติกรรมการเกิดออกซิเดชันของชั้นสารประกอบเชิงโลหะนิกเกิล-อะลูมิเนียมบนโลหะผสมพิเศษ IN800HT" (2021). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 5481.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/5481