1.2. Lớp phủ chịu ăn mịn và ơxy hóa nhiệt độ cao trên cánh tuốc bin khí
1.2.1.6. Iridi và khả năng sử dụng Ir trong lớp phủ khuếch tán nhôm
Pt là nguyên tố quan trọng và có nhiều đặc tính tuyệt vời trong các lớp phủ khuếch tán nhơm trên cánh tuốc bin khí. Mặc dù giá cả rất đắt đỏ nhưng các lớp phủ khuếch tán biến tính bằng Pt có thể tăng độ bền gấp 2-3 lần, nên Pt vẫn được sử dụng phổ biến trên cánh tuốc bin khí ngày nay. Cùng với đó, các nghiên cứu sử dụng các nguyên tố khác thay thế cho Pt trong lớp phủ khuếch tán trên cánh tuốc bin khí cũng được quan tâm, đặc biệt là các ngun tố có tính chất gần giống với Pt (các nguyên tố trong nhóm kim loại Pt – Platin Group Metals/PGMs). Trong nhóm PGMs, Ir nổi lên là một nguyên tố có nhiều ưu điểm. Ir có nhiệt độ nóng chảy cao nhất (2716 K) trong nhóm PMGs. Hợp kim hóa bằng Ir sẽ làm tăng độ bền nóng của lớp phủ và nền. Ir có độ ổn định hóa học tốt với hệ số khuếch tán thấp trong nền niken (hình 1.17). Ir trong lớp phủ có khả năng làm giảm tốc độ khuếch tán các nguyên tố và do đó làm giảm q trình hình thành các lỗ rỗng Kirkendall trong lớp phủ và nền. Và đặc biệt, Ir có giá thành thương mại rẻ hơn so với Pt (hình 1.18), vì vậy, việc thay thế Pt bằng Ir trong lớp phủ sẽ làm giảm giá thành chế tạo của lớp phủ. Với các đặc điểm trên, các nghiên cứu sử dụng Ir thay thế một phần Pt trong lớp phủ khuếch tán nhôm đã được thực hiện gần đây tại Viện Nghiên cứu vật liệu quốc gia Nhật Bản (NIMS).
Hình 1.17. Hệ số khuếch tán của các nguyên tố PGMs trong nền niken ở nhiệt độ
Năm
Các thử nghiệm sử dụng Ir thay thế Pt trong các lớp phủ dạng thấm nhơm có cấu trúc pha β đã được thực hiện và cho thấy hiệu quả của Ir trong việc nâng cao khả năng chịu oxi hóa nhiệt độ cao của lớp các lớp phủ [71-76]. Với các hệ lớp phủ khuếch tán nhơm có cấu trúc pha dạng γ + γ’ đang được quan tâm hiện nay, vai trị và ảnh hưởng của Ir tới sự hình thành và chất lượng của lớp phủ chưa được nghiên cứu. Vì vậy, luận án này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của Ir tới chất lượng của lớp phủ khuếch tán nhôm nhằm xác định hàm lượng Ir tối ưu sử dụng để thay thế Pt