MoSi2-based material tillverkas genom selektivlasersmältning för korrosions/erosionskomponenter i gasturbin
| Diarienummer | |
| Koordinator | CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA AKTIEBOLAG - Industri- och materialvetenskap |
| Bidrag från Vinnova | 858 709 kronor |
| Projektets löptid | september 2018 - september 2019 |
| Status | Avslutat |
Syfte och mål
Projektet syftade till att förbättra beständigheten mot högtemperaturoxidation hos heta komponenter genom optimerad beläggning av MoSi2 åstadkommen med den additiva tillverkningstekniken Selective Laser Melting (SLM). Målet var att producera MoSi2-belagda prover av nickelbaslegeringen Hastelloy X (HX) som klarar termisk utmattningsprovning (TCF) vid 1100 °C under 1000 timmar utan försämring av skiktets egenskaper. Projektet lyckades dock inte undvika mikrosprickor i beläggningarna i tillräcklig utsträckning för att det skulle vara meningsfullt att ens gå vidare till TCF och målet uppnåddes alltså inte.
Resultat och förväntade effekter
Resultaten visade att termisk sprickbildning var kritisk för egenskaperna hos det SLM-byggda MoSi2-skiktet på substrat av såväl HX som rostfritt stål SS420. Sprickorna orsakas inte bara av varmsprickbildning utan också av cykliska termiska chocker genom de upprepade smältnings-/kylningsförloppen under SLM, vilka resulterar i en Ni-anrikad vätskefas vid korngränser där stelningssprickor kan induceras. Skiktkvaliteten och vidhäftningen förbättrades när en pulverblandning av MoSi2 och HX deponerades med SLM. Sprickkänsligheten minskade således när HX-innehållet ökade men sprickor observerades fortfarande i det optimerade MoSi2-lagret oavsett provade processparametrar. Projektet lyckades således inte få fram prover med tillräcklig kvalitet för att genomgå termisk utmattningsprovning enligt plan och därmed uppfylldes inte fortsättningskriteriet för att gå vidare från Etapp 1 till Etapp 2. Projektkonstellationen drog slutsatsen att det saknas förutsättningar för att nå framgång i Etapp 2 med detta materialkoncept och kom därför överens om att avsluta projektet efter Etapp 1.
Upplägg och genomförande
I projektet tillverkades MoSi2-pulver för påläggning genom SLM. Processparametrar optimerades med åtta statistiskt försöksplanerade försöksomgångar i SLM-utrustningen. Prover med rena MoSi2- samt MoSi2+HX-pulver på skiva och byggda kubsubstrat belades med 220 uppsättningar av processparametrar. Homogena skikt med god vidhäftning erhölls med oavsett parameteruppsättning gick det inte att undvika mikrosprickor i beläggningen. Därmed saknades förutsättningar för att det ska vara meningsfullt att gå vidare med termisk utmattningsprovning och projektdeltagarna kom därför överens om att avsluta projektet efter den första etappen.