MCrAlY overaly coatings are used as oxidation barrier coatings to prevent degradation of the underlying substrate in high temperature and oxidizing environment of the hot section of gas turbines. Therefore, oxidation resistance in high temperature is important property of MCrAlY coatings. Also, coefficients of thermal expansion (CTE) of MCrAlY have middle value of that of Ni-based superalloys and oxides, which have the effect of preventing the delamination of the surface oxides. Cyclic oxidation test is one of the most useful methods for evaluating the high temperature durability of coatings used in gas turbines. In this study, NiCoCrAlY overlay coatings were formed on Inconel 792(IN 792) substrates by vacuum plasma spraying process. Vacuum plasma sprayed NiCoCrAlY coatings and IN 792 susbstrates were exposed to 1000℃ one-hour cyclic oxidation environment. NiCoCrAlY coatings showed lower weight gain in short-term oxidation. In long-term oxidation, IN 792 substrates showed higher weight loss due to delamination of surface oxide but NiCoCrAlY coatings showed lower weight loss. X-ray diffraction (XRD) analysis showed α-Al2O3 and NiCr2O4 was formed during the cyclic oxidation test. Through cross-section observation using scanning electron microscopy (SEM) and electron back scatter diffraction (EBSD) analysis, thermally grown oxide (TGO) layer composed of α-Al2O3 and NiCr2O4 was formed and the thickness of TGO increased during 1000℃ cyclic oxidation test. β phase in upper side of NiCoCrAlY coating was depleted due to oxidation of Al and outer beta depletion zone thickness also increased as the cyclic oxidation time increased.
The characteristics of heavy metal ion (Ni2+, Zn2+, and Cr3+) adsorption by zeolite synthesized from Jeju scoria using the fusion and hydrothermal method, were studied. The synthetic zeolite was identified as a Na-A zeolite by X-ray diffraction analysis and scanning electron microscopy images. The equilibrium of heavy metal ion adsorption by synthetic zeolite was reached within 60 min for Ni2+ and Zn2+, and 90 min for Cr3+. The uptake of heavy metal ions increased with increasing pH in the range of pH 3-6 and the uptake decreased in the order of Cr3+ > Zn2+ > Ni2+. For initial heavy metal concentrations of 20-250 mg/L at nonadjusted pH, the adsoption of heavy metal ions was well described by the pseudo second-order kinetic model and was well fitted by the Langmuir isotherm model. The maximum uptake of heavy metal ions obtained from the Langmuir model, decreased in the order of Zn2+ > Ni2+ > Cr3+, differing from the effect of pH on the uptake, which was mainly based on the different pH of the solutions.
The new Modified-690Gd alloy, namely as Ni-30Cr-(10-x) Fe-xGd (x = 0.5, 1.0, 1.5,2.0, 3.0 wt%) for function structure integrated thermal neutron shielding has been prepared and characterized. The Modified-690Gd alloy was mainly composed of γ austenite matrix and (Ni, Cr, Fe)5Gd precipitated along grain boundaries. The new Modified-690Gd alloy had great mechanical properties, which had the tensile strength exceeding 620 MPa and the elongation being above 50%. Meanwhile, this alloy had excellent weldability and good corrosion resistance in boric acid. The new Modified-690Gd alloy is expected to be a kind of high efficiency thermal neutron shielding materials.
Alan Matias Avelar;Fabio de Camargo;Vanessa Sanches Pereira da Silva;Claudia Giovedi;Alfredo Abe;Marcelo Breda Mourao
Nuclear Engineering and Technology
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제55권1호
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pp.156-168
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2023
This study investigates the high temperature oxidation behaviour of a Ni-20Cr-1.2Si (wt.%) alloy in steam from 1200 ℃ to 1350 ℃ by Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and X-ray Diffraction (XRD). The results demonstrate that exposed Ni-based alloy developed a thin oxide scale, consisted mainly of Cr2O3. The oxidation kinetics obtained from the experimental results was applied to evaluate the hydrogen generation considering a simplified reactor core model with different cladding alloys following an unmitigated Loss-Of-Coolant Accident (LOCA) scenario in a hypothetical Small Modular Reactor (SMR). Overall, experimental data and simulations results show that both Fe-based and Ni-based alloys may enhance cladding survivability, delaying its melting, as well as reducing hydrogen generation under accident conditions compared to Zr-based alloys. However, a substantial neutron absorption occurs when Ni-based alloys are used as cladding for current uranium-dioxide fuel systems, even when compared to Fe-based alloys.
금형 내부의 마모를 줄이기 위한 경질 박막의 안정성 향상과 표면에 인가된 압축 잔류 응력이 고주기 피로 특성에 미치는 영향을 연구하기 위해 정밀 플라스틱 사출 금형강에 주로 사용되는 Fe-3.0%Ni-0.7%Cr-1.4%Mn-X강에 스크린 질화처리와 DLC 코팅을 시간과 단일, 복합처리의 변수를 두어 코팅하였다. PAPVD법으로 DLC($3{\mu}m$), 스크린 질화(3h, $50{\mu}m$)/DLC($3{\mu}m$) 코팅 후 고주기 피로 시험을 행하여 고주기 피로 특성을 평가하였다. 스크래치 시험, 마모 시험, 잔류응력 측정을 통해 질화 처리 여부에 따른 코팅의 안정성을 평가하였다. DLC, 스크린질화/DLC 코팅한 경우 압축 잔류 응력의 영향으로 모두 피로 수명이 향상되었고 스크린질화/DLC 코팅한 경우 그 향상폭은 더 컸다. 질화 처리 후 DLC 코팅한 경우 질화층은 버퍼레이어로 작용하여 코팅의 박리를 억제함을 확인하였다.
We were fabricated of NiCr thin film resitors(TFR) on $Al_{2}O_3$ substrates by dc magnetic sputtering, system. The characteristics of electrical resistance by substrates & annealing condition on the resistors were studied by X-ray Diff. and SEM, ESCA.
The sulfidation behavior of a sputter-deposited amorphous coating of 69.0%Nb-16.9Ni-11.9%Al-2.2%Si (at.%) has been investigated as a funtion of temperature.(973-1173K) in pure sulfur pressure of 0.01atm. The sulfidation kinetics of the casting obyed the parabolic rate low over the whole temperature ranges studied. The stlfidation rate increased with the temperature, as expected. The sulfide scale, the composition of which was $Al_2S_3,\;NbS_2,\;Ni_{3-x}S_2\;and\;FeCrS_4$, formed on the amorphous coating was primarily bilayered. Both the outer fastgrowing non-protective 4Al_2S_3$scale and the inner slowly-growing protective $NbS_2$,/TEX> scale and the inner slowly-growing protective $NbS_2$ scale had some Fe and Cr dissolution, which evidently came from the base substrate alloy of stainless steel type 304. Belows the coating, Kirkendall void formation was noticed. Nevertheless, a dramatic improvement of sulfidation resistance was achieved by sputter-depositing Nb-2 Ni-Al-Si layer on the stainless steel 304.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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