Corrosion behaviour of Ni₃Al alloys in SO₂‐containing combustion gases

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 A1203. 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 nickcl aluminides. The protective layer consists mainly of aluminum oxide and protects the base material also in atmospheres containing sulphur dioxide.Das Verhalten von einigen mit Zirkonium oder Hafnium legierten Nickelaluminiden unter den Bedingungen der Hochtemperaturkorrosion wird anhand der Ergebiiisse behandelt, die bei Temperaturen zwischen 920 und 1010°C in Luft und in Schwefeldioxid enthaltenden Atmosphiiren mit Hilfe einer Thermowaage erhalten wurden. Die in Luft erhaltenen Ergebnisse zeigen, da8 alle Nickelaluminide bis 920 "C gut korrosionsbestandig sind. Dabei ist mit Hafnium lcgiertes Nickelaluminid bestandiger als das mit Zirkonium legierte. Die in Luft entstandenc Oxidschicht ist immer sehr diinn und sehr wenig poros und besteht vonviegend aus Aluminiumoxid. In Schwefeldioxid enthaltenden Atmospharen werden diese Legierungcn. wenn sie nicht voroxidiert wurden, stark angegriffen. Die Voroxidation in Wasserdampf und Wasserstoff enthaltenden Gasgemischen verbessert die Korrosionsbestandigkeit der Legierungen betrachtlich. Dabei wird das Nickelaluminid selektiv oxidiert, und es entsteht eine hauptsachlich aus Aluminiumoxid bestehende schutzende Schicht. welche den Grundwerkstoff auch in Schwefeldioxid enthaltenden Atmospharen schutzt.

High-temperature characterization of reactively processed nanostructure nickel aluminide intermetallics

“…In the case of the high temperature sulphidation of nickel aluminides, it was reported that [26] when the SO 2 content was increased up to 3%, the oxidation was increased remarkably.…”

“…Because of the potential use of nickel aluminides at high temperatures, it is imperative to understand and study their oxidation behavior. It was reported that the types of scale (oxide or mixture of oxides) and scale morphology formed on the surface of the alloy during high-temperature oxidation/or sulphidation were influenced by both the compositions of the gas and the alloy as well as the reaction temperature [13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26][27]. Both thermodynamic and kinetic factors should be considered to understand this complex corrosion process.…”