본 연구에서는 TZM 합금의 내산화성 향상을 위해 pack cementation 방법을 이용하여 Si와 Al 코팅을 수행하였고, 코팅 후 산화 조건에 따른 코팅층의 확산 거동을 파악하기 위하여 고온 산화 노출 후 코팅층의 변화 양상을 확인하였다. Pack cementation 법을 이용하여 TZM 합금에 Si 코팅을 수행한 경우 코팅층은 MoSi2층과 Mo5...
본 연구에서는 TZM 합금의 내산화성 향상을 위해 pack cementation 방법을 이용하여 Si와 Al 코팅을 수행하였고, 코팅 후 산화 조건에 따른 코팅층의 확산 거동을 파악하기 위하여 고온 산화 노출 후 코팅층의 변화 양상을 확인하였다. Pack cementation 법을 이용하여 TZM 합금에 Si 코팅을 수행한 경우 코팅층은 MoSi2층과 Mo5Si3층의 double layer 구조로 형성되었고, 1100℃ 24시간 코팅 수행한 경우 코팅 두께는 MoSi2와 Mo5Si3가 각각 93um와 1.55um로 형성되었다. 온도 및 시간의 증가에 따른 코팅층의 두께를 비교하였고, 온도 및 시간에 따른 두께 증가에 대한 기울기는 MoSi2와 Mo5Si3가 900℃, 1000℃, 1100℃에서 각각 5.1534, 8.9312, 20.42와 0.0556, 0.1312, 0.1416으로 나타났다. 온도 및 시간에 따른 두께 증가에 대한 기울기는 각 온도에 대한 코팅층의 성장에 대한 경향성을 나타낸 것으로 이 기울기 값으로써 일정 온도에서 유지 시간에 따른 코팅층의 두께를 예상할 수 있다. 가장 두꺼운 코팅층을 형성한 1100℃ 24시간 Si 코팅 수행한 TZM 합금으로 1250℃, 1300℃, 1350℃에서 5, 20, 50시간 산화 수행하였다. 산화 수행 결과 표면에 SiO2의 보호성 산화물이 형성되었고, 코팅층인 MoSi2와 Mo5Si3가 각각 다른 거동을 보였는데 MoSi2층은 표면에 SiO2의 형성과 내부의 Mo원자의 확산에 기인하여 두께가 감소하는 경향을 보였고, Mo5Si3층의 경우 이와 반대로 증가하는 경향을 보였다. 산화 온도 및 시간에 따른 코팅층의 증가에 대한 기울기는 MoSi2와 Mo5Si3가 1250℃, 1300℃, 1350℃에서 각각 -6.2075, -5.6296, -8.7415와 4.9419, 9.2342, 17.993으로 나타났다. TZM 합금에 Al 코팅을 수행한 결과로 합금 표면에 Al8Mo3가 단일층으로 성장하였고, 1100℃ 24시간 코팅 수행한 결과 코팅층은 약 330um로 얻어졌다. 온도 및 시간에 따른 두께 증가에 대한 기울기는 900℃, 1000℃, 1100℃에서 각각 24.719, 21.97, 63.115로 나타났다. 1100℃ 24시간 Al 코팅 수행한 TZM 합금으로 1250℃, 1300℃, 1350℃, 5, 20, 50시간 산화 수행하였다. 산화 수행 결과 표면에 Al2O3의 산화물이 형성되어 내산화성이 향상됨을 보였고, 코팅층은 기존의 단일층에서 Al8Mo3와 AlMo3의 double layer로 변화 하였다. 이 두 층은 온도 및 시간에 따라 층 두께가 증가 혹은 감소하였는데, Si 코팅의 경우와 비슷하게 Al8Mo3층은 두께가 감소하고, AlMo3층의 경우 증가하는 경향을 보였다. 하지만 1350℃에서는 이러한 경향성이 다소 떨어졌다. 산화 온도 및 시간에 따른 코팅층의 증가에 대한 기울기는 Al8Mo3와 AlMo3가 1250℃, 1300℃, 1350℃에서 각각 -1.9611, -9.2639, 10.787와 9.1039, 11.043, 18.373으로 나타났다.
본 연구에서는 TZM 합금의 내산화성 향상을 위해 pack cementation 방법을 이용하여 Si와 Al 코팅을 수행하였고, 코팅 후 산화 조건에 따른 코팅층의 확산 거동을 파악하기 위하여 고온 산화 노출 후 코팅층의 변화 양상을 확인하였다. Pack cementation 법을 이용하여 TZM 합금에 Si 코팅을 수행한 경우 코팅층은 MoSi2층과 Mo5Si3층의 double layer 구조로 형성되었고, 1100℃ 24시간 코팅 수행한 경우 코팅 두께는 MoSi2와 Mo5Si3가 각각 93um와 1.55um로 형성되었다. 온도 및 시간의 증가에 따른 코팅층의 두께를 비교하였고, 온도 및 시간에 따른 두께 증가에 대한 기울기는 MoSi2와 Mo5Si3가 900℃, 1000℃, 1100℃에서 각각 5.1534, 8.9312, 20.42와 0.0556, 0.1312, 0.1416으로 나타났다. 온도 및 시간에 따른 두께 증가에 대한 기울기는 각 온도에 대한 코팅층의 성장에 대한 경향성을 나타낸 것으로 이 기울기 값으로써 일정 온도에서 유지 시간에 따른 코팅층의 두께를 예상할 수 있다. 가장 두꺼운 코팅층을 형성한 1100℃ 24시간 Si 코팅 수행한 TZM 합금으로 1250℃, 1300℃, 1350℃에서 5, 20, 50시간 산화 수행하였다. 산화 수행 결과 표면에 SiO2의 보호성 산화물이 형성되었고, 코팅층인 MoSi2와 Mo5Si3가 각각 다른 거동을 보였는데 MoSi2층은 표면에 SiO2의 형성과 내부의 Mo원자의 확산에 기인하여 두께가 감소하는 경향을 보였고, Mo5Si3층의 경우 이와 반대로 증가하는 경향을 보였다. 산화 온도 및 시간에 따른 코팅층의 증가에 대한 기울기는 MoSi2와 Mo5Si3가 1250℃, 1300℃, 1350℃에서 각각 -6.2075, -5.6296, -8.7415와 4.9419, 9.2342, 17.993으로 나타났다. TZM 합금에 Al 코팅을 수행한 결과로 합금 표면에 Al8Mo3가 단일층으로 성장하였고, 1100℃ 24시간 코팅 수행한 결과 코팅층은 약 330um로 얻어졌다. 온도 및 시간에 따른 두께 증가에 대한 기울기는 900℃, 1000℃, 1100℃에서 각각 24.719, 21.97, 63.115로 나타났다. 1100℃ 24시간 Al 코팅 수행한 TZM 합금으로 1250℃, 1300℃, 1350℃, 5, 20, 50시간 산화 수행하였다. 산화 수행 결과 표면에 Al2O3의 산화물이 형성되어 내산화성이 향상됨을 보였고, 코팅층은 기존의 단일층에서 Al8Mo3와 AlMo3의 double layer로 변화 하였다. 이 두 층은 온도 및 시간에 따라 층 두께가 증가 혹은 감소하였는데, Si 코팅의 경우와 비슷하게 Al8Mo3층은 두께가 감소하고, AlMo3층의 경우 증가하는 경향을 보였다. 하지만 1350℃에서는 이러한 경향성이 다소 떨어졌다. 산화 온도 및 시간에 따른 코팅층의 증가에 대한 기울기는 Al8Mo3와 AlMo3가 1250℃, 1300℃, 1350℃에서 각각 -1.9611, -9.2639, 10.787와 9.1039, 11.043, 18.373으로 나타났다.
In this study, in order to improve the oxidation resistance of TZM alloys, Si and Al coatings have been performed via pack cementation methods. After coatings, in order to observe the diffusion behavior of coating layers, the coated TZM alloys were exposed to high temperatures in air. The coating la...
In this study, in order to improve the oxidation resistance of TZM alloys, Si and Al coatings have been performed via pack cementation methods. After coatings, in order to observe the diffusion behavior of coating layers, the coated TZM alloys were exposed to high temperatures in air. The coating layers of the Si coated TZM alloy were formed double layers. That is the MoSi2 and Mo5Si3 layers. When we have performed the coatings for 24hr at 1100℃, the coating thickness of MoSi2 and Mo5Si3 is 93um and 1.6um, respectively. After increasing time and temperature of the coating layers, the thickness of the coatings has been investigated. The slop for the increase of the thickness of MoSi2 and Mo5Si3 layers was 5.1534, 8.9312, 20.42 and 0.0556, 0.1312, 0.1416 at three temperatures, 900℃, 1000℃, 1100℃, respectively. The slope at each temperature indicates the kinetic tendency for the growth of the coatings. After the coatings, the coating thickness were the largest, and we have selected the conditions for oxidation (for 24hr at 1100℃). After oxidation, protective oxides(SiO2) formed on the surface and thickness of the MoSi2 layer was decreased, whle the Mo5Si3 layer was increased. Because of the formation of SiO2 on the surface or the spread of Mo in the substrate, then MoSi2 was changes to Mo5Si3. According to the oxidation temperature, the slop for the increase of the thickness of MoSi2 and Mo5Si3 layers was -6.2075, -5.6296, -8.7415 and 4.9419, 9.2342, 17.993 at three types of temperature, 1250℃, 1300℃, 1350℃, respectively. Coating layers of Al coated TZM alloy formed single layer that is Al8Mo3 and coating thickness was 330um at 1100℃ for 24hr. The slop for the increase of the thickness of coating layer was 24.719, 21.97, 63.115 at three types of temperature, 900℃, 1000℃, 1100℃, respectively. Again, in order to investigate the oxidation kinetics for the coating layers a coating condition was selected (at 1100℃ for 24hr). After oxidation, the Al2O3 layer was formed as a protective layer. In addition, the existing single-layer coatings were changed from the double layers. Depending on temperature and time, the thickness of two layers was increase or decrease. Thickness of Al8Mo3 layer was decreased, while AlMo3 layer was increased. According to the oxidation temperature, the slop for the increase of the thickness of Al8Mo3 and AlMo3 layers was -1.9611, -9.2639, 10.787 and 9.1039, 11.043, 18.373 at three types of temperature, 1250℃, 1300℃, 1350℃, respectively. It appears that the Al and/or Si coatings via pack cementation methods are one promising technique for successful use of TZM alloys at high temperature.
In this study, in order to improve the oxidation resistance of TZM alloys, Si and Al coatings have been performed via pack cementation methods. After coatings, in order to observe the diffusion behavior of coating layers, the coated TZM alloys were exposed to high temperatures in air. The coating layers of the Si coated TZM alloy were formed double layers. That is the MoSi2 and Mo5Si3 layers. When we have performed the coatings for 24hr at 1100℃, the coating thickness of MoSi2 and Mo5Si3 is 93um and 1.6um, respectively. After increasing time and temperature of the coating layers, the thickness of the coatings has been investigated. The slop for the increase of the thickness of MoSi2 and Mo5Si3 layers was 5.1534, 8.9312, 20.42 and 0.0556, 0.1312, 0.1416 at three temperatures, 900℃, 1000℃, 1100℃, respectively. The slope at each temperature indicates the kinetic tendency for the growth of the coatings. After the coatings, the coating thickness were the largest, and we have selected the conditions for oxidation (for 24hr at 1100℃). After oxidation, protective oxides(SiO2) formed on the surface and thickness of the MoSi2 layer was decreased, whle the Mo5Si3 layer was increased. Because of the formation of SiO2 on the surface or the spread of Mo in the substrate, then MoSi2 was changes to Mo5Si3. According to the oxidation temperature, the slop for the increase of the thickness of MoSi2 and Mo5Si3 layers was -6.2075, -5.6296, -8.7415 and 4.9419, 9.2342, 17.993 at three types of temperature, 1250℃, 1300℃, 1350℃, respectively. Coating layers of Al coated TZM alloy formed single layer that is Al8Mo3 and coating thickness was 330um at 1100℃ for 24hr. The slop for the increase of the thickness of coating layer was 24.719, 21.97, 63.115 at three types of temperature, 900℃, 1000℃, 1100℃, respectively. Again, in order to investigate the oxidation kinetics for the coating layers a coating condition was selected (at 1100℃ for 24hr). After oxidation, the Al2O3 layer was formed as a protective layer. In addition, the existing single-layer coatings were changed from the double layers. Depending on temperature and time, the thickness of two layers was increase or decrease. Thickness of Al8Mo3 layer was decreased, while AlMo3 layer was increased. According to the oxidation temperature, the slop for the increase of the thickness of Al8Mo3 and AlMo3 layers was -1.9611, -9.2639, 10.787 and 9.1039, 11.043, 18.373 at three types of temperature, 1250℃, 1300℃, 1350℃, respectively. It appears that the Al and/or Si coatings via pack cementation methods are one promising technique for successful use of TZM alloys at high temperature.
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