Carbon nanotubes (CNT) on metal substrates are definitely beneficial because they can maintain robust mechanical stability and high conductivity between CNT and metal interfaces. Here, we report direct growth of CNT on Ni-based superalloy, Inconel 600, using thermal chemical vapor deposition (CVD) with acetylene feedstock in the growth temperature range of $400-725^{\circ}C$. Furthermore, we studied the effect of substrate pretreatment on the growth yield enhancement and growth temperature decrease of CNT on Inconel 600. Activation energy (AE) for CNT growth was estimated from the CNT height change with respect to the growth temperature. The AE values significantly decreased from 205.03 to 24.35 kJ/mol by the pretreatment of thermal oxidation of Inconel substrate at $725^{\circ}C$ under ambient. Higher oxidation temperature tends to have lower activation energy. The results have shown the importance of pretreatment temperature on CNT growth yield and growth temperature decrease.
Recently nickel based superalloys are extensively being regarded as the materials for the steam turbine parts for hyper super critical (HSC) power plants working at the temperature over $700^{\circ}C$, since the materials have excellent strength and corrosion resistance in high temperature. In this paper, alloy 617 of solution strengthened material and alloy 263 of ${\gamma}^{\prime}$-precipitation strengthened material were prepared as the testing materials for HSC plants each other. Post weld heat treatment (PWHT) was conducted with the gas tungsten arc (GTA) welded specimens. The microstructure of the base metals and weld metals were investigated with Electron Probe Micro-Analysis (EPMA) and Scanning Transmission Electron Microscope (STEM). The experimental results revealed that Ti-Mo carbides were formed in both of the base metals and segregation of Co and Mo in both of the weld metals before PWHT and PWHT leaded to precipitation of various carbides such as Mo carbides in the specimens. Furthermore, fine ${\gamma}^{\prime}$ particles, that were not precipitated in the specimens before PWHT, were observed in base metal as well as in the weld metal of alloy 263 after PWHT.
Selective laser melting (SLM) can produce a layer of a metal powder and then fabricate a three-dimensional structure by a layer-by-layer method. Each layer consists of several lines of molten metal. Laser parameters and thermal properties of the materials affect the geometric characteristics of the melt pool such as its height, depth, and width. The geometrical characteristics of the melt pool are determined herein by optical microscopy and three-dimensional bulk structures are fabricated to investigate the relationship between them. Powders of the commercially available Fe-based tool steel AISI H13 and Ni-based superalloy Inconel 738LC are used to investigate the effect of material properties. Only the scan speed is controlled to change the laser parameters. The laser power and hatch space are maintained throughout the study. Laser of a higher energy density is seen to melt a wider and deeper range of powder and substrate; however, it does not correspond with the most highly densified three-dimensional structure. H13 shows the highest density at a laser scan speed of 200 mm/s whereas Inconel 738LC shows the highest density at 600 mm/s.
A very high-temperature gas reactor (VHTR) is one of the next generation nuclear reactors owing to its safety, high energy efficiency, and proliferation-resistance. Heat is transferred from the primary helium loop to the secondary helium loop through an intermediate heat exchanger (IHX). Under VHTR environment Alloy 617 is being considered a candidate Ni-based superalloy for the IHX of a VHTR, owing to its good creep resistance, phase stability and corrosion resistance at high temperature. In this study, high-temperature corrosion tests were carried out at 850 - $950^{\circ}C$ in air and impure helium environments. Alloy 617 specimens showed a parabolic oxidation behavior for all temperatures and environments. The activation energy for oxidation was 154 kJ/mol in helium environment, and 261 kJ/mol in an air environment. The scanning electron microscope (SEM) and energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDS) results revealed that there were a Cr-rich surface oxide layer, Al-rich internal oxides and depletion of grain boundary carbide after corrosion test. The thickness and depths of degraded layers also showed a parabolic relationship with the time. A corrosion rate of $950^{\circ}C$ in impure helium was higher than that in an air environment, caused by difference in the outer oxide morphology.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.4
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pp.475-480
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2010
The thermal barrier coating of a gas turbine blade was degraded by isothermal heating in a furnace and by varying the exposure time and temperature. Then, a micro-Vickers hardness test was conducted on the cross section of the bond coat and Ni-based superalloy substrate. Further, the thickness of TGO(Thermally Grown Oxide) was measured by using an image analyzer, and the changes in the microstructure and element contents in the coating were analyzed by using an optical microscope and by performing SEM-EDX analysis. No significant change was observed in the Vickers hardness of the bond coat when the coated specimen was degraded at a high temperature; delamination was observed between the top coat and the bond coat when the coating was degraded for 50 h at a temperature $1,151^{\circ}C$.
This study investigated the effect of bonding temperature and holding time on microstructures and mechanical properties of diffusion bonded joint of Haynes230. The diffusion bonds were performed at the temperature of 950, 1050, and $1150^{\circ}C$ for holding times of 30, 60, 120 and 240 minutes at a pressure of 4MPa under high vacuum condition. The amount of non-bonded area and void observed in the bonded interface decreased with increasing bonding temperature and holding time. Cr-rich precipitates at the linear interface region restrained grain migration at $950^{\circ}C$ and $1050^{\circ}C$. However, the grain migration was observed in spite of short holding time due to the dissolution of precipitates to base metal in the interface region at $1150^{\circ}C$. Three types of the fracture surface were observed after tensile test. The region where the coalesce and migration of grain occurred much showed high fracture load because of base metal fracture whereas the region where those did less due to the precipitates demonstrated low fracture load because of interface fracture. The expected fracture load could be derived with the value of fracture area of base metal ($A_{BF}$) and interface ($A_{IF}$), $Load=201A_{BF}+153A_{IF}$. Based on this equation, strength of base metal and interface fracture were calculated as 201MPa and 153MPa, respectively.
Park, Bo-Gyu;Park, Si-Woo;Park, Dae-Kyu;Kim, Sang-Yoon;Jeong, Jae-Ok;Jang, Jong-Kwan
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.23
no.4
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pp.388-395
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2015
The waste gate valve (WGV) for gasoline vehicles operate in a harsh high-temperature environment. Hence, WGVs are typically made of Inconel 713C, which is a type of Ni-based superalloy. Recently, the metal injection molding (MIM) process has attracted considerable attention for parts used under high-temperature conditions. In this study, an MIM analysis for the head and other parts of the WGV is conducted using a commercial CAE program Moldflow. Further, optimal manufacturing conditions are determined by analyzing flow characteristics at various injection times and locations. Moreover, to improve the accuracy of the analysis results, we compare the actual temperature of the mold during injection processing with that observed through the analysis. As the results, metal injection patterns of analysis are well in accord with these of short shot test. And the temperature variations of analysis is also very similar with those of feedstock when metal injection molding.
The very high temperature gas reactor (VHTR) is one of the next generation nuclear reactors for its safety, long-term stability, and proliferation-resistance. The high operating temperature of over 800$^{\circ}C$ enables various applications with high energy efficiency. Heat is transferred from the primary helium loop to the secondary helium loop through the intermediate heat exchanger (IHX). The IHX material requires creep resistance, oxidation resistance, and corrosion resistance in a helium environment at high operating temperatures. A Ni-based superalloy such as Alloy 617 is considered as a primary candidate material for the intermediate heat exchanger. In this study, the microstructures of Alloy 617 crept in pure helium and air environments at 950$^{\circ}C$ were observed. The rupture time in helium was shorter than that in air under small applied stresses. As the exposure time increased, the thickness of outer oxide layer of the specimens clearly increased but delaminated after a long creep time. The depth of the carbide-depleted zone was rather high in the specimens under high applied stress. The reason was elucidated by the comparison between the ruptured region and grip region of the samples. It is considered that decarburization caused by minor gas impurities in a helium environment caused the reduction in creep rupture time.
An Fe-Ni-Co based superalloy Incoloy 909 (Incoloy 909) has been used for gas turbine engine component material. This alloy is susceptible to high temperature oxidation and corrosion because of the absence of corrosion resistant Cr. For the improvement of durability of the component of Incoloy 909 aluminizing-chromate coating by pack cementation process has been investigated at relatively low temperature of about $550^{\circ}C$ to protect the surface microstructure and properties of Incoloy 909 substrate. As a previous study to aluminizing-chromate coating by pack cementation of Incoloy 909, the optimal aluminizing process has been investigated. The size effects of source Al powder and inert filler $Al_O_3$ powder and activator selection have been studied. And the dependence of coating growth rate on aluminizing temperature and time has also been studied. The optimal aluminizing process for the coating growth rate is that the mixing ratio of source Al powder, activator $NH_4Cl$ and filler $Al_O_3$ are 80%, 1% and 19% respectively at aluminizing temperature $552^{\circ}C$ and time 20 hours.
Changes in the mechanical properties and microstructure of an IN 939 W alloy according to the sintering heating rate were evaluated. IN 939 W alloy samples were fabricated by spark plasma sintering. The phase fraction, number density, and mean radius of the IN 939 W alloy were calculated using a thermodynamic calculation. A universal testing machine and micro-Vickers hardness tester were employed to confirm the mechanical properties of the IN 939 W alloy. X-ray diffraction, optical microscopy, field-emission scanning electron microscopy, Cs-corrected-field emission transmission electron microscopy, and energy dispersive X-ray spectrometry were used to evaluate the microstructure of the alloy. The rapid sintering heating rate resulted in a slightly dispersed γ' phase and chromium oxide. It also suppressed the precipitation of the η phase. These helped to reinforce the mechanical properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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