Water vapour effect on high temperature oxidation behaviour of superalloy Rene 80

The commercial Ni-base superalloy Rene 80 was isothermally oxidized at 1050°C in synthetic air and synthetic air with addition of H₂O in two types of experiments: during oxidation in a thermobalance for 50 h and during oxidation in a tube furnace. During thermobalance oxidation the water vapour content was 7% while during tube furnace oxidation 20%. The samples were exposed up to 100 hours. The obtained results revealed that Rene 80 formed the oxide scale consisting of TiO₂ and Cr₂O₃ in the outer and BCrO₃ in the inner part of the oxide scale. Below the latter oxides internal Al₂O₃ precipitates are visible. Such an oxide scale morphology was observed on samples exposed in both atmospheres. For material oxidised in dry synthetic air an additional phase, namely TiN below the zone of internal oxidation of aluminium was found for all of the times. The internal TiN phase was supressed due to the presence of water vapour in the atmosphere. The obtained results showed that such a suppression is observed up to at least 100 hours.

W pracy przedstawiono wyniki badań kinetyki procesu utleniania wysokotemperaturowego nadstopu niklu Rene 80 w temperaturze 1050°C i w czasie 100 h, w środowisku syntetycznego powietrza z i bez dodatku pary wodnej. Do utleniania stosowano dwa rodzaje pieców: komorowy – próba termograwimetryczna i piec rurowy. Przyjęto zawartość pary wodnej w powietrzu syntetycznym podczas próby w komorze termograwimetrycznej – 7%, natomiast w piecu rurowym 20%. Analiza wyników badań składu chemicznego metodami emisyjnej spektroskopii optycznej z wyładowaniem jarzeniowym (GD-OES) i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) na przekroju warstwy utlenionej wykazała, że na podłożu nadstopu niklu Rene 80 tworzy się wielostrefowa zgorzelina złożona z tlenków TiO₂ i Cr₂O₃ w strefie zewnętrznej oraz tlenek BCrO₃ w strefie wewnętrznej. Poniżej warstwy wierzchniej zgorzeliny stwierdzono strefy wydzieleń nieciągłych tlenku Al₂O₃. Przedstawiona morfologia zgorzeliny jest charakterystyczna dla utleniania w obydwu atmosferach zarówno dla powietrza syntetycznego, jak również powietrza z parą wodną. Stwierdzono, że podczas utleniania w powietrzu syntetycznym (bez pary wodnej) tworzą się azotki TiN poniżej warstwy tlenku Al₂O₃. Azotki TiN nie wytworzyły się w warstwie utlenianej w atmosferze pary wodnej. Jest to spowodowane preferencyjną adsorpcją cząstek pary wodnej na powierzchni zgorzeliny.