در این مقاله، تحلیل استحکام استاتیکی سوپرآلیاژ Rene-80 در دو حالت بدون پوشش و پوشش‌دار بصورت تجربی مورد مطالعه قرار می‌گیرد. سوپرآلیاژ پایه نیکل Rene-80 به طور گسترده‌ای در ساخت پره‌های توربین هواپیما استفاده می‌شود. دمای کاری این سوپرآلیاژ در محدوده 760–982 درجه سانتی‌گراد است. اگرچه این سوپرآلیاژ از خواص مکانیکی خوب و حفاظت قابل قبول در برابر اکسیداسیون و خوردگی داغ برخوردار است، به منظور افزایش مقاومت آن در برابر عواملی تخریب سطحی چون اکسیداسیون، خوردگی داغ و فرسایش در دمای بالا، پوشش داده می‌شود. در این مقاله پوشش‌های آلومینایدی نفوذی با دو روش جداگانه نفوذی-پودری و نفوذی-دوغابی به ترتیب با نام تجاری Codep-B و دوغابی IP1041 بر این سوپرآلیاژ اعمال می‌شود و تأثیر این پوشش‌ها بر خواص کششی سوپرآلیاژ پایه نیکل Rene-80 در محدوده دمای 2۵-982 درجه سانتی‌گراد مورد بررسی قرار می‌گیرد. بدین منظور، نمونه‌های مطابق با استاندارد ASTM-E8 تولید و بعد از پوشش‌دهی (با دو روش ذکر شده) به همراه نمونه‌های بدون پوشش تحت آزمون کشش مطابق با استاندارد ASTM-E21 قرار می‌گیرند. نتایج تحقیق حاضر نشان می‌دهد که در دماهای کاری پایین، نمونه‌های بدون پوشش دارای استحکام کششی بهتری نسبت به نمونه‌های پوشش‌دار است، ولی این رفتار در دماهای کاری بالا برعکس می‌شود که این رفتار اهمیت استفاده از پوشش‌دهی سوپرآلیاژ پایه نیکل را برای کاربردهای دما بالا مشخص می‌سازد. هم‌چنین مدل با پوشش نفوذی- دوغابی در دمای کاری بالا دارای استحکام تسلیم و نهایی بهتری نسبت به پوشش نفوذی- پودری است.
Domas, P.A., Antolovich, S.D., “A mechanistically based model for high temperature notched LCF of rené 80”, Engineering Fracture Mechanics, Volume 21, Issues 1, pp. 203–214, 1985.
Goswami, T., Hanninen, H., “Dwell effects on high temperature fatigue damage mechanisms: Part II”, Materials and Design, Volume 22, Issue 3, pp. 217–236, 2001.
Antolovich, S.D., Liu, S., Baur, R., “Low cycle fatigue behavior of Rene 80 at elevated temperature”, Metallurgical and Materials Transactions, Volume 12, pp. 473–481, 1981.
Bianco, R., A. Rap, R., “Pack cementation Aluminide coatings on superalloys: codeposition of Cr and reactive Element”, Journal of The Electrochemical Society, Volume 140, Issue 4, pp. 1181–1189, 1993.
Chang, W.H., “Tensile embitterment of turbine blade alloys after high-temperature exposure”, Superalloy, 1972.
Kameda, J., Bloomer, T.E., Sugita, Y., Ito, A., Sakurai, S., “High temperature environmental attack and mechanical degradation of coatings in gas turbine blades”, Materials Science and Engineering: A, Volume 229, Issues 1–2, pp. 42–54, 1997.
Goward, G.W., “Current research on the surface protection of superalloys for gas turbine engines”, The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society, Volume22, Issue 10, pp. 31–39, 1970.
Eskner, M., “Mechanical behavior of gas turbine coatings”, Phd Thesis, Royal Institute of Technology, ISBN 91, pp. 7283–7861,
Sultan Mohammadi, Z., Citrus, M., Abbasi, S.M., Badri, H., “The effect of temperature on structural changes and hot tensile behavior of Inc 718 plus superalloy”, 6th International Conference and Exhibition of Metallurgical and Materials Engineering, Tehran, 2017. (in Persian)
Barjesteh, M., Abbasi, S.M., Shirvani, K., Zangeneh, K., “The effect of platinum layer and aluminizing process on surface roughness of coated superalloy by Pt-Al”, Journal of Advanced Materials in Engineering, Volume 38, Issue 2, pp. 35–53, 2019. (in Persian)
Ahmadi, M., Aghajani, H., “Creation of YSZ / Al composite coating on 825 Incoloy superalloy by electrophoretic deposition method”, New Processes in Materials Engineering, Volume 12, Issue 4, 2018. (in Persian)
Khorramirad, M.M., Rahimipour, M.R., Hadavi, M., Shirvani Jozdani, K., “Synthesis of the lanthanum magnesium hexaaluminate powder in order to plasma spray coating on the nickel super alloy as a thermal barrier coating”, Advanced Processes in Materials, Volume 12, Issue 3, pp. 173-183, 2018. (in Persian)
Samiei, Z.G., Abbasi S.M., “Investigation of hot deformation behavior of Haynes 25 superalloy through hot tensile testing”, Journal of Advanced Materials in Engineering, Research Institute of Metal Materials, Malek Ashtar University, Tehran, 2009 (in Persian).
Sahith, M.S., Giridhara, G., Kumar, R.S., “Development and analysis of thermal barrier coatings on gas turbine blades – A Review”, Materials Today: Proceedings, Volume 5, Issue 1, pp. 2746–2751, 2018.
Mauer, G., Vaßen, R., “Coatings with Columnar Microstructures for Thermal Barrier Applications”, Advanced Engineering Materials, Volume 22, Issue 6, pp. 1–9, 2020.
Jithesh, K., Arivarasu, M., “Comparative studies on the hot corrosion behavior of air plasma spray and high velocity oxygen fuel coated Co-based L605 superalloys in a gas turbine environment”, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, Volume 27, Issue 5, pp. 649–659, 2020.
Jing, F., Yang, J., Yang, Z., Zeng, W., “Critical compressive strain and interfacial damage evolution of EB-PVD thermal barrier coating”, Materials Science and Engineering: A, Volume776, 2020.
IR Air Force Technical Publication.
ASTM Standard, “Test Method For Tension Testing Of Metalic Material”, E8, pp. 62, 1998.
Technical data sheet, IPAL Diffusion Coating, IP041.
ASTM Standard, “Elevated Temperature Tension Testing Of Metalic Material”, E21, pp. 191, 1998.
Rahmani, K., Nategh, S., “Influence of aluminide diffusion coating on the tensile properties of the Ni-base superalloy René 80”, Surface and Coatings Technology, Volume 202, Issue 8, pp. 1385–1391, 2008.
)
