Prakt. Met. Sonderband 41 (2009) 113
Mikrostrukturen von NiAl., Hf, — Legierungen (x=0...0,2)
Ellen Berghof-Hasselbicher', Patrick J. Masset'”, Damien Texier'™ Gerald Schmidt’, Peter Ga-
wenda', Michael Jusek', Michael Schiitze'
'Karl-Winnacker-Institut der Dechema e.V., Frankfurt a. Main, Germany
“Technische Universität Bergakademie Freiberg, Inst. für Energieverfahrenstechn. und Chemieing.-wesen, Freiberg
”” Ecole Nationale Supérieure des Ingénieurs en Arts Chimiques et Technologiques, Toulouse
Kurzfassung
Für Hochtemperaturanwendungen in aggressiven Umgebungen, z. B. in Miillverbrennungsanlagen,
werden Korrosionsschutzschichten entwickelt, um die Lebensdauer der eingesetzten Werkstoffe zu
erhöhen. In chloridhaltigen Atmosphären zeigten NiAl-Legierungen ausgeprägte Korrosionsbestän-
digkeiten [1]. Jedoch weichen deren thermische Ausdehnungskoeffizienten zum Teil stark von de-
nen der zu beschichteten Stähle ab. Aus thermodynamischen Berechnungen geht hervor, dass Haf-
nium (Hf) den Korrosionsschutz verbessern könnte [12]. Im Rahmen dieses Projektes wurden fünf
Legierungen des Typs NiAl( Hf (X=0...0,2) in einem Induktionsofen im Schleudergussverfah-
ren erschmolzen und deren Mikrostrukturen metallographisch untersucht. Mit steigendem Hf-
Gehalt weisen die Legierungen eine zunehmende Härte und ein verändertes Gefüge auf. Die gebil-
deten Phasen wurden mit Hilfe der Röntgendiffraktometrie bestimmt. Die Ergebnisse zeigen die
Existenz mehrerer Phasen: Ni>AIHf (Heusler-Phase), NiAIHf (Laves-Phase) und die Hf-freie B-
NiAl-Phase. Die Zusammensetzungen der Phasen wurden mit dem Rasterelektronenmikroskop
(REM) bzw. der Elektronenstrahlmikrosonde (ESMA) bestimmt. Fiir die Zusammensetzung Ni-
AlgsHfo, wurde eine typische eutektische Mikrostruktur nachgewiesen. Aus der Bestimmung der
thermischen Ausdehnungskoeffizienten o, der Legierungen zwischen Raumtemperatur und 800°C
ergibt sich eine lineare Abnahme von & mit steigendem Hf-Gehalt. Die gezielte Einstellung des Hf-
Gehaltes der Beschichtung erlaubt somit eine Feinanpassung des Ausdehnungskoeffizienten an den
des Substratwerkstoffs
Einleitung
Die in chemischen Anlagen eingesetzten Materialien werden üblicherweise so ausgelegt, dass ihre
mechanischen Eigenschaften bei Prozesstemperatur den industriellen Anforderungen genügen.
Dennoch sind sie in aggressiven Atmosphären wie z. B. in chlorhaltigen Atmosphären im Müll-
verbrennungsprozess nicht immer beständig. Als Abhilfemaßnahme werden Beschichtungen entwi-
ckelt, die auf der Werkstückoberfläche aufgebracht als physikalische und chemische Barriere gegen
die Umgebungsatmosphäre wirken, um so die Abtragsrate zu vermindern.
Für die Auswahl eines Coatings als Korrosionsschutzschicht müssen die folgenden Anforderungen
erfüllt sein:
7 es muss eine höhere Beständigkeit gegen die Prozessatmosphäre aufweisen als das Träger-
material,
die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Coating und Substratwerkstoff sollten kom-
patibel sein.
In chlorhaltigen Prozessatmosphiren zeigen thermische Spritzschichten auf Basis von NiAl ein
groBes Besténdigkeitspotential gegen Hochtemperaturkorrosion [1]. Die thermischen Ausdeh-
nungskoeffizienten a von NiAl weichen jedoch zum Teil stark von denen der ferritischen und
