MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017360979
■00520260202105646
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798270234249
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32401290
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620
■1001  ▼aWood,  Liam  F.
■24510▼aOxidation  of  Pack-Cementation  Coated  Mo-Si-B-X  (X  =  Nb,  Ti)  Alloys
■260    ▼a[Sl]▼bThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a168  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-06,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Perepezko,  John  H.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  University  of  Wisconsin  -  Madison,  2025.
■520    ▼aMo-Si-B  alloys  offer  promising  performance  improvements  over  nickel-based  superalloys  for  high-temperature  (1300  °C)  structural  applications  in  aero  engines  but  require  further  effort  to  address  the  challenges  in  environmental  and  oxidation  resistance.  Alloying  Mo-Si-B  with  Nb  or  Ti  provides  unique  benefits:  including  lowering  density,  improving  phase  stability,  and  benefiting  oxidation  properties.  Pack  cementation  coatings  have  also  been  shown  to  produce  excellent  results  on  Mo-Si-B  substrates  but  understanding  of  the  coating  performance  on  Mo-Si-B-Nb  and  Mo-Si-B-Ti  substrates  is  limited.  This  dissertation  investigates  the  oxidation  performance  limits  of  Si-B  coatings  on  these  substrates  at  high  temperature  and  elucidates  the  microstructural  characteristics  of  the  coating  layer  interactions  and  oxidation  mechanisms  within  the  system.The  addition  of  Nb  destabilizes  the  A15  phase,  enabling  a  eutectic  reaction  in  a  Mo-32.6Nb-19.5Si-4.7B  alloy  that  yields  the  Moss  +  Mo5Si3  (T1)  +  Mo5SiB2  (T2)  phases,  and  is  thermally  stable  to  1925  °C.  The  oxidation  behavior  of  the  three-phase  alloy  was  conducted  by  thermogravimetric  analysis  (TGA)  at  temperatures  between  700  °C  -  1300  °C  and  showed  a  28  mg/cm2  mass  loss  after  50  hours  at  1100  °C.  The  oxidation  behavior  was  modeled  using  the  individual  phase  reactions  to  provide  a  good  account  of  the  TGA  results.  To  address  the  significant  alloy  oxidation,  a  Si-B  pack  cementation  coating  that  develops  a  multilayer  structure  with  an  outer  borosilicate  layer  was  applied  to  the  Mo-Nb-Si-B  alloy.  The  coated  as-cast  alloy  exhibited  a  mass  gain  of  1  mg/cm2  after  50  hours  at  1100  °C.  After  oxygen  exposure,  Nb2O5  in  the  borosilicate  scale  resulted  in  the  presence  of  cristobalite  in  the  scale,  suggesting  poor  cyclic  oxidation  due  to  high  viscosity  of  the  scale;  however,  cyclic  oxidation  testing  of  the  coated  heat-treated  alloy  showed  a  mass  loss  of  only  1.74  mg/cm2  after  23  cycles  at  1300  °C,  demonstrating  robust  oxidation  resistance.The  work  incorporating  Ti  into  the  Mo-Si-B  system  employed  the  use  of  additive  manufacturing  (AM)  to  produce  samples  and  utilize  a  novel  reaction  synthesis  technique.  An  isothermal  examination  of  the  oxidation  behavior  of  Mo-Si-B-Ti  alloys  showed  complete  consumption  of  uncoated  samples  at  high  temperature  exposure  between  800  and  1300  °C.  With  the  coating,  isothermal  oxidation  at  800  °C  and  1300  °C  resulted  in  mass  loss  of  less  than  0.5  mg/cm2  after  20  hours.  Cyclic  oxidation  testing  of  the  coated  alloy  achieved  345  thermal  cycles  with  a  linear  4.15  mg/cm2  mass  gain.  Analysis  of  the  coating  based  upon  a  model  for  the  diffusion  mechanism  of  Ti  through  the  cracks  into  the  glass  was  developed  to  predict  the  lifespan  of  the  coated  system.The  oxidation  resistance  of  the  stoichiometric  Mo5SiB2  (T2)  alloy  was  analyzed  with  the  substitution  of  Mo  for  Ti.  The  isothermal  oxidation  of  three  T2-based  alloys  with  Ti  substitution  for  Mo  at  10,  20,  and  30  at.%  at  the  stoichiometric  T2  composition  was  compared  to  a  Mo5SiB2  alloy  at  1100  °C,  1200  °C,  and  1300  °C  by  TGA.  Ti  substitution  of  any  amount  reduces  the  mass  loss  compared  to  pure  T2  as  a  result  of  reduced  volatilization  of  MoO3,  but  the  TGA  results  and  oxide  scale  produced  on  the  10  and  20  at.%  Ti  substitution  alloy  indicated  that  the  protective  nature  of  the  duplex  (Si,  Ti)  oxide  produced  is  reduced  compared  to  the  alloys  with  0  and  30  at.%  Ti  substitution.Lastly,  the  results  of  an  exploratory  method  of  producing  slurry-sintered  Mo-Si-B  coatings  on  TZM,  V,  and  graphite  are  provided.  The  results  show  tremendous  improvements  compared  to  the  literature  for  these  coatings  on  V,  showing  minimal  mass  gain  of  0.25%  after  isothermal  oxidation  at  1300  °C  for  100  hours.The  analysis  and  modeling  of  the  oxidation  performance  developed  in  this  research  provide  valuable  guidance  in  advancing  the  application  of  Mo-Si-B-based  alloys  to  endure  a  harsh  oxidation  environment.
■590    ▼aSchool  code:  0262.
■650  4▼aEngineering
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aHigh  temperature  physics
■653    ▼aCoatings
■653    ▼aHigh  temperature
■653    ▼aKinetics
■653    ▼aOxidation
■653    ▼aRefractory  metals
■690    ▼a0794
■690    ▼a0537
■690    ▼a0597
■71020▼aThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼bMaterials  Science  and  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-06B.
■790    ▼a0262
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360979▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

미리보기

내보내기

chatGPT토론

Ai 추천 관련 도서