Published August 2000 | Version v1
Miscellaneous

Treatment of MCrAlY coatings

  • 1. Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik

Description

The surface of MCrAlY coatings deposited on Inconel were treated by the pulsed electron beam of the GESA installation to improve the oxidation resistance and also the bond strength of thermal barrier coatings (TBC) deposited on the surface. Typical coatings employed for gas turbine blades are employed. The influence of electrons reflected from the surface had to be considered for the calculation of the energy deposition into the material. Due to the magnetic field in the GESA installation these electrons influence the beam current and the energy distribution inside the target. The treated MCrAlY surface shows a much better oxidation resistance because the fine grained structure of the surface layer effects the formation a stable α-Al2O3 scale already in the first stage. The scale grows slowly. Thus, an early spallation is prevented. This results also in a higher life time of the TBC deposited. The TBC is still stable after 5000 h oxidation at 950 C on air, but spalls at another untreated specimen already after 3000 h. Cyclic experiments between 950 C and room temperature show great differences. The untreated specimen spalled after 300 cycles while the treated specimen was still intact after 3000 cycles. (orig.)

Abstract (German)

Die Oberflaeche von MCrAlY-Schutzschichten auf Inconel, die dem Oxidationsschutz von Gasturbinenschaufeln dienen, wird mit dem gepulsten Elektronenstrahl der GESA Anlage behandelt, um den Oxidationsschutz und die Haftfestigkeit von aufgebrachten Waermedaemmschichten zu verbessern. Bei der Berechnung des Energieeintrags in die Oberflaeche muss der Einfluss der von der Oberflaeche zurueckgestreuten Elektronen beruecksichtigt werden, da diese Rueckstreuelektronen im Magnetfeld der GESA-Anlage sowohl den Strahlstrom als auch das Energieabsorptionsprofil im Werkstueck veraendern. Die bearbeiteten MCrAlY-Oberflaechen zeigen eine wesentlich verbesserte Oxidationsbestaendigkeit, da durch die sehr feinkoernige Struktur der Oberflaeche schon im Anfangsstadium der Oxidation eine dichte stabile α-Al2O3 Deckschicht entsteht. Diese Oxidschicht waechst nur langsam wodurch ein fruehes Abplatzen verhindert wird. Das bewirkt auch eine hoehere Standzeit von aufgebrachten Waermedaemmschichten, die bei 950 C nach 5000 Stunden an Luft noch stabil sind, waehrend an einer anderen unbehandelten Probe nach 3000 h schon Abplatzungen auftraten. In zyklischen Experimenten zwischen 950 C und Raumtemperatur gab es deutliche Unterschiede. Die unbehandelte Probe zeigte Abplatzungen nach 300 Zyklen, waehrend die behandelte nach 3000 Zyklen noch stabil war. (orig.)
Part of:
Nuclear safety research project (PSF). 1999 annual report

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Behandlung von MCrAlY-Schutzschichten

Publishing Information

Imprint Title
Nuclear safety research project (PSF). 1999 annual report
Imprint Pagination
707 p.
Journal Page Range
p. 569-580
ISSN
0947-8620
Report number
FZKA--6480

Optional Information

Notes
Imprint:Projekt Nukleare Sicherheitsforschung. Jahresbericht 1999