MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017162506
■00520250211152020
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798383567623
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31332158
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a621
■1001  ▼aHarris,  Chad.
■24510▼aMo-Si-B  Based  Coatings  for  the  Suppression  of  High  Temperature  Water  Vapor  Attack
■260    ▼a[Sl]▼bThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a150  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Perepezko,  John  H.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  University  of  Wisconsin  -  Madison,  2024.
■520    ▼aWith  current  jet  engines  operating  near  the  melting  temperature  of  Ni-based  superalloys,  a  solution  to  go  beyond  these  temperatures  is  needed.  As  a  result  of  complex  cooling  schemes  and  thermal  barrier  coatings,  these  turbine  blade  materials  operate  at  ∼1150  °C,  nearly  90%  of  the  melting  temperature  (0.9  Tm).  New  materials  must  be  developed  that  can  operate  at  high  (1300  °C)  temperatures  without  the  need  for  cooling.  Refractory  metal  silicides,  such  as  Mo‐Si‐B,  are  potential  replacements  for  Ni‐based  superalloys.  A  comprehensive  Mo-Si-B  coating  system  has  been  designed  in  our  group's  previous  work;  thus,  optimization  of  the  pack  powder  will  allow  for  more  efficient  coating  processes.  Also,  high  temperature  water  vapor  attack  has  been  determined  as  a  major  contributor  to  turbine  blade  failure,  which  has  necessitated  the  exploration  of  its  effects  on  Mo-Si-B  based  coatings.  To  address  the  water  vapor  attack  issue,  an  Al  alloyed  Mo-Si-B  coating  is  designed  and  tested  under  high  temperature,  high-flow  water  vapor  condition.  To  explore  the  Mo-Si-B  coating  application  on  a  substrate  other  than  Mo,  a  V  substrate  with  Mo-Si-B  coating  is  demonstrated  and  shows  good  oxidation  performance  at  high  temperature.In  this  study,  silicide  boron  coating  layers  are  created  on  a  Mo  substrate  by  pack  cementation  with  NaF,  Si,  B,  and  Al2O3  powder.  The  silicide  coating  layer  consists  of  MoB  and  MoSi2.  The  growth  kinetics  of  the  coating  layers  are  estimated  by  identifying  diffusion  behaviors.  The  silicide  coating  layer  growth  constant  (k0)  is  estimated  to  be  ~86.04µm/h1/2,  and  the  activation  energy  (Q)  for  the  growth  of  the  diffusion  coating  layer  determined  to  be  ~39.9kJ/mol  for  the  examined  coating  temperatures  of  900°C,  1000°C,  and  1100°C.  The  thicknesses  of  the  coating  layers  calculated  by  a  formulated  kinetic  equation  are  compared  with  the  experimental  results.  Although  the  35Si:1B  wt.%  has  the  lowest  activation  energy,  the  values  are  too  close  to  determine  once  standard  deviation  is  taken  into  consideration.  It  has  the  largest  thickness  while  still  maintaining  an  appropriate  amount  of  B  in  the  coating.  The  growth  kinetics  of  the  coated  layer  and  oxidation  behaviors  are  discussed  in  terms  of  microstructure  analysis  and  an  equation  to  determine  thickness  is  further  developed.To  extend  the  lifetime  of  the  coating  beyond  its  current  limit,  Al  is  diffused  into  the  Mo-Si-B  oxide  layer  to  determine  the  effects  it  will  have  on  the  oxidation  kinetics.  The  coating  follows  paralinear  oxidation  kinetics  with  a  parabolic  rate  constant  that  is  diffusion  controlled  and  a  linear  rate  constant  that  is  interface  controlled.  The  kP  is  3.4x10-2  mg2/cm4h  and  the  kL  is  1.4x10-2  mg/cm-2h  for  the  coating.  This  gives  a  36%  increase  to  lifetime  vs  the  non-Al  Mo-Si-B  coating  giving  it  2560  hr.  of  estimated  lifetime  using  the  Opila  model.  The  Al  doped  Mo-Si-B  coating  demonstrates  excellent  resistance  to  water  vapor  attacks  at  1450  °C  beyond  what  the  current  35Si:1B  Mo-Si-B  coating  is  capable  of.  In  high  velocity  water  vapor  testing,  60  m/s2,  the  estimated  coating  lifetime  is  2589  hr.,  implying  that  the  effects  of  the  velocity  of  the  water  vapor  may  be  negligible.Using  the  Mo-Si-B  coating  on  other  substrates  is  accomplished  using  a  Mo  slurry  coating.  V  and  V  alloys  are  known  to  have  very  poor  oxidation  resistance,  but  when  coated  with  a  Mo  coating  and  a  Si:B  coating,  the  substrates  have  shown  a  substantial  increase  in  oxidation  resistance.  In  water  vapor,  the  V  samples  mass  loss  rate  starts  to  equalize  while  in  its  uncoated  form  the  samples  fail  through  complete  oxidation.  With  V  and  V  alloy  substrates  being  coated  successfully,  the  possibility  of  success  in  other  refractory  metals  will  allow  for  broader  applications  of  the  Mo-Si-B  coatings.
■590    ▼aSchool  code:  0262.
■650  4▼aMechanical  engineering
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aEngineering
■653    ▼aCoatings
■653    ▼aHigh  temperature  materials
■653    ▼aMolybdenum
■653    ▼aOxide  resistant  materials
■653    ▼aWater  vapor
■690    ▼a0794
■690    ▼a0548
■690    ▼a0537
■71020▼aThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼bMaterials  Science  and  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-01B.
■790    ▼a0262
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17162506▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서