Inconel 625 alaşımının aluminid kaplanması ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, yüksek sıcaklık uygulamalarında yaygın bir şekilde kullanılan Inconel 625 nikel esaslı alaşımının yüzeyi halid aktive edilmiş kutu sementasyon yöntemi kullanılarak aluminyum ile kaplanmıştır. Kaplama prosesleri düşük sıcaklık yüksek aktivite ve yüksek sıcaklık düşük aktivite koşullarına göre sağlanmıştır. Bu amaçla, proses sıcaklığı 700 ve 1000°C olarak seçilmiştir. Kutu sementasyon işleminde artan prosesleme süresine bağlı olarak alaşımın yüzeyinde önemli bir miktar aluminyum birikimi sağlanmıştır. Prosesler sonrası kaplamaların homojenliği, sürekliliği, kalınlığı ve metalurjik yapısı incelenmiştir. Yüzeyden merkeze doğru yapılan elementel analizler ile difüzyon kaplamaları karakterize edilmiş olup, Al-ca zengin yapılar incelenmiştir. Kaplamalar üzerine yapılan mikro sertlik ölçümleri ise elementel biriktirme sonrası yüzey sertliğinin altlık malzeme sertliğine kıyasla önemli ölçüde arttığını göstermiştir. Çevrimsel oksidasyon testleri uygulanarak, yüzeyi modifiye edilmiş alaşımın 1000 °C sıcaklıkta oksidasyon davranışı incelenmiştir. Atmosferik koşullarda 50 saatlik test sonrası yüzeyde oluşan oksit film kalınlığı ve türü belirlenmiştir. Çevrimsel testler, işlem görmemiş alaşım yüzeyinde Cr-ca zengin bir oksit filmin oluştuğunu göstermiştir. Aluminyum ile modifiye edilmiş yüzeylerde bu film yapısı oluşmayıp, yerine Al-ca zengin bir oksitin oluştuğu tespit edilmiştir. Sonuçlar yüzeyi modifiye edilmiş alaşımın hiç işlem görmemiş olana kıyasla önemli ölçüde oksidasyona direnci gösterdiğini de ortaya koymuştur.

In this study, the surface of Inconel 625 nickel based alloy widely used in high temperature applications was coated with aluminum using the halide activated pack cementation method. Coating processes are provided for low temperature high activity and high temperature low activity conditions. For this purpose, the process temperature was chosen as 700 and 1000°C. A significant amount of aluminum deposited on the surface of the alloy due to the increased processing time in the pack cementation process. After the processes, the homogeneity, continuity, thickness and metallurgical structure of the coatings were investigated. Diffusion coatings were characterized by elemental analyzes from the surface to the center, and Al-rich structures were investigated. Microhardness measurements on the coatings showed that the surface hardness after elemental deposition increased significantly compared to the substrate hardness. By applying cyclic oxidation tests at 1000 °C, the oxidation behavior of the surface modified alloys was investigated. The thickness and type of oxide film formed on the surface after 50 hours of testing under atmospheric conditions were determined. Cyclic tests have shown that a Cr-rich oxide film forms on the untreated alloy surface. It was determined that this film did not form on aluminum modified surface, and an Al-rich oxide was formed instead. The results also revealed that the surface modified alloy exhibited significant oxidation resistance compared to the untreated one.