Oxidation behavior of nanostructured CoNiCrAlY and NiCoCrAlY sprayed by HVOF

• Main Author: Mercier, Dominic
• Other Authors: Mathieu Brochu (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2010
• Subjects: Engineering - Materials Science
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=86775

In recent years, much development has been made in the world of nanotechnologies. Hence, nanomaterials, which possess unique characteristics and excellent mechanical properties, are now being used in innovative and advanced applications. Despite the incredible potential of nanomaterials, their use is still at an embryonic stage as a result of the difficulty to mass-produce them. Among the potentially viable application remains the fabrication of nanostructured powders to produce high temperature oxidation resistance coatings. === Nanostructured coatings were obtained by thermally spraying cryomilled CoNiCrAlY and NiCoCrAlY feedstock using the HVOF technique. It was found that the milling process used to prepare the powder significantly altered the microstructure of the alloy. In addition to achieving grain size refinement, significant aluminum segregation at grain boundaries was observed. Upon oxidation experiments up to 96 hours in static air at 1000°C an oxide scale composed of an adherent and dense α-Al2O3 inner layer with a top layer of fast growing oxides such as NiO, Cr2O3, CoAl2O4 and NiAl2O4 evolved from the coatings. It was found that the formation of a two-layer scale could be prevented through surface grinding prior to oxidation. Moreover, the comparison of the oxidation results of the powders and those of the coatings revealed that the spraying process has a considerable influence on the oxidation behavior of MCrAlYs attributable to the formation of oxide seeds during the spraying process. === Au cours des dernières années, plusieurs avancements ont vu le jour au niveau des nanotechnologies. L'émergence des métaux nanostructurés, possédant des charactéristiques inédites ainsi que des propriétés méchaniques amplement supérieures à celles des métaux conventionnels, a contribuée à leur utilisation pour de nouvelles applications. Malgré le potentiel immense de la nanotechnologie dans le monde des matériaux, l'utilisation de ces maérieux est encore limitée dû à la difficulté de les produire à grande échelle. Cependant, l'une de ces utilisations prometteuses consiste en le développement de poudre nanostructurée destinée à la production de revêtements résistant à l'oxidation à haute temperature. === Le comportement de revêtements nanostructués obtenus par projection thermique à partir de poudres de CoNiCrAlY et de NiCoCrAlY broyées cryogéniquement a été étudié dans un atmosphère oxidant. Il a été démontré que l'étape de broyage modifie considérablement la microstructure des poudres; en plus de réduire la taille de grain, le broyage a mené à une ségrégation de l'aluminum aux joints de grains. Cela a eu pour effet de favoriser la croissance d'une couche protectrice de α-Al2O3, bien adhérée et de bonne qualité lorsque les revêtemens ont été oxidés à une température de 1000°C pour des périodes allant jusqu'à 96 heures. Une seconde couche d'oxides à croissance rapide tels que NiO, Cr2O3, CoAl2O4 and NiAl2O4 a également été observée. Par contre, il a été démontré que cette dernière ne croît pas si la surface des revêtements est polie avant l'oxidation. De plus, en comparant les résultats des tests d'oxidation des poudres avec ceux des revêtements il a été démontré que la simple projection thermique des poudres influence les résultats d'oxidation due à la formation d'oxides durant la projection.