Corrosion behaviour of Ni3Al alloys in SO2-containing combustion gases

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Abstract

The high temperature corrosion behaviour of some nickel aluminides alloyed with zirconium or hafnium is presented. The corrosion tests were carried out in the temperature range 920 to 1010°C, both in air and in atmospheres containing sulphur dioxide, using a thermobalance. The results obtained in air show that all the nickel aluminides display sufficient corrosion resistance up to 920°C. Nickel aluminide alloyed with hafnium is more resistant than the aluminide alloyed with zirconium. The oxide layer on the specimens tested in air is always very thin, exhibits low porosity and consists mainly of Al2O3. Without controlled preoxidation these materials are rather susceptible to corrosion in atmospheres containing sulphur dioxide. The preoxidation in gas mixture containing water vapor and hydrogen markedly improves the corrosion resistance of these alloys. The corrosion implies the selective oxidation of nickel aluminides. The protective layer consists mainly of aluminium oxide and protects the base material also in atmospheres containing sulphur dioxide.

Abstract

Korrosionsverhalten von Ni3Al-Legierungen in Schwefeldioxid enthaltenden Verbrennungsgasen

Das Verhalten von einigen mit Zirkonium oder Hafnium legierten Nickelaluminiden unter den Bedingungen der Hochtemperaturkorrosion wird anhand der Ergebnisse behandelt, die bei Temperaturen zwischen 920 und 1010°C in Luft und in Schwefeldioxide enthaltenden Atmosphären mit Hilfe einer Thermowaage erhalten wurden. Die in Luft erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß alle Nickelaluminide bis 920°C gut korrosionsbeständig sind. Dabei ist mit Hafnium legiertes Nickelaluminid beständiger als das mit Zirkonium legierte. Die in Luft entstandene Oxidschicht ist immer sehr dünn und sehr wenig porös und besteht vorwiegend aus Aluminiumoxid. In Schwefeldioxid enthaltenden Atmosphären werden diese Legierungen, wenn sie nicht voroxidiert wurden, stark angegriffen. Die Voroxidation in Wasserdampf und Wasserstoff enthaltenden Gasgemischen verbessert die Korrosionsbeständigkeit der Legierungen beträchtlich. Dabei wird das Nickelaluminid selektiv oxidiert, und es entsteht eine hauptsächlich aus Aluminiumoxid bestehende schützende Schicht, welche den Grundwerkstoff auch in Schwefeldioxid enthaltenden Atmosphären schützt.

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