Radiotracer studies of carbon permeation through oxide scales on commercial high temperature alloys and model alloys

Autor: Irene Wolf, Jörg Peters, Klaus Ohla, Hans Jürgen Grabke
Rok vydání: 1983
Předmět:
Zdroj: Materials and Corrosion/Werkstoffe und Korrosion. 34:495-500
ISSN: 1521-4176
0947-5117
DOI: 10.1002/maco.19830341002
Popis: Chromia- and alumina-forming commercial high temperature alloys and model alloys were preoxidized at 900 or 1000 °C in H2-H2O at a low oxygen potential. The oxide layers were characterized by different methods. The carbon permeation through the oxide layers was studied by exposing the preoxidized specimens to an atmosphere CO-CO2-H2-H2O, tagged with radiocarbon, for long time. The carbon was detected by stepwise polishing and measuring the radioactivity. A slow carbon ingress occurs through chromia layers, differences in the protection by the oxide scale could be tested by the radiotracer method for the different alloys. The alumina layer on Fe-6 Al is not protective, but no carbon ingress could be detected for an alloy Fe-6Al-0.5Ti. Autoradiography, AES and X-ray structure analysis showed the presence of Ti(O,C) beneath the outer Al2O3-layer. The oxicarbide improves the nucleation and adherence of the Al2O3 and prohibits the carbon penetration. The results were confirmed by gravimetric experiments, after preoxidation samples were exposed to CO-CO2-H2-H2O at high carbon activity (ac = 1.02), carburization and graphite deposition were retarded or prohibited by dense and well adherent oxide layers. Untersuchungen der Kohlenstoffpermeation durch Oxidschichten auf gebrauchlichen Hochtemperaturlegierungen und auf Modellegierungen mit radioaktiven Tracern Gebrauchliche Hochtemperaturlegierungen und Modellegierungen, die Chromoxid- oder Aluminiumoxid-Schichten bilden, wurden bei 900 oder 1000 °C in H2-H2O bei niedrigem Sauerstoffdruck voroxidiert. Die Oxidschichten wurden mit verschiedenen Methoden charakterisiert. Die Kohlenstoffpermeation durch die Oxidschichten wurden untersucht, indem die voroxidierten Proben langzeitig einer mit radioaktivem Kohlenstoff indizierten CO-CO2-H-2-H2O-Atmosphare ausgesetzt wurden. Der aufgenommene Kohlenstoff wurde nachgewiesen durch die Radioaktivitatsmessung bei schrittweiser Abtragung durch Lappen. Durch die Cr2O3-Schichten erfolgt eine langsame Kohlenstoffaufnahme - die radioaktive Methode erlaubt es, die Unterschiede der schutzenden Wirkung von Oxidschichten auf den verschiedenen Legierungen zu bestimmen. Die Al2O3-Schicht auf Fe-6% Al wirkt nicht schutzend, aber bei der Legierung Fe-6% Al-0,5%Ti konnte uberhaupt keine Kohlenstoffaufnahme festgestellt werden. Autoradiographie, AES und Rontgen-strukturanalyse zeigten, das unterhalb der auseren Al2O3-Schicht Ti(O,C) vorliegt. Dieses Oxicarbid verbessert die Keimbildung und Adhasion des Al2O3 und verhindert das Eindringen von Kohlenstoff. Die Ergebnisse wurden noch durch gravimetrische Experimente bestatigt. Die gleichen voroxidierten Legierungen wurden einer stark aufkohlenden CO-CO2-H2-H-2O Atmosphare bei hoher Kohlenstoffaktivitat (aC = 1,02) ausgesetzt - die Aufkohlung und Graphitabscheidung war gehemmt oder verhindert bei Bildung dichter und gut haftender Oxidschichten.
Databáze: OpenAIRE
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