Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 5, Numéro 3, juin 1970
Page(s) 573 - 595
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:0197000503057300
Rev. Phys. Appl. (Paris) 5, 573-595 (1970)
DOI: 10.1051/rphysap:0197000503057300

Protection du niobium contre l'oxydation

P. Stecher, B. Lux et R. Funk

Institut Battelle, Genève, Suisse


Abstract
In order to protect niobium alloys against high temperature oxidation, different types of coating based on silicides have been developed. The general questions of the required properties are discussed, in particular the problems of the fragility and fissuring of the protective films. The structure and endurance of self-healing films are described. In these films protection in the event of fissure formation is obtained by incorporating a mobile phase in the pores of the silicide film. These systems are : - Nb(Ti)Si2 -silicide Sn-Al alloy - MoSi2-silicide borosilicate glass - Cr, Fe, Nb-silicide a plastic oxide formed by the silicide itself during oxidation - Cr, Ti, Nb-silicide Sn-Al alloy. The last system is described in detail. It has the advantages that : - the layer can be formed by a slurry method allowing niobium alloys of different compositions, dimensions and shapes to be coated, - the healing of fissures at high temperatures is good, owing to the action of liquid Sn-Al in the silicide film. There are also descriptions of : - the fabrication process of forming a layer of chromium-titanium silicide by powder spraying, followed by a high temperature fusion of the deposit, - the impregnation process by treatment in a bath of Sn-Al, - the results of different oxidation tests including tests after impact and thermal shock resistance. In particular the coating endurance in thermal cycling tests has been studied as a function of the rate of change of temperature, - the modifications of the coating due to oxidation and diffusion which affect its protection capabilities.


Résumé
A dessein de protéger les alliages de niobium contre l'oxydation à haute température, différents types de revêtements à base de siliciure ont été élaborés. Dans ce rapport, il est discuté de questions générales concernant les propriétés requises et, en particulier, des problèmes que posent la fragilité des couches protectrices et l'apparition de fissures. Une description y est faite de la structure et de l'endurance de différents revêtements qui assurent une protection au niveau des fissures par l'association de la couche de siliciure poreux à une phase mobile autoréparatrice incorporée dans les pores. Il s'agit des systèmes suivants : - siliciure Nb(Ti)Si 2 - alliage métallique Sn-Al - siliciure MoSi 2 - verre de borosilicate - siliciure Cr, Fe, Nb - oxyde plastique formé par le siliciure lui-même pendant l'oxydation - siliciure Cr, Ti, Nb - alliage métallique Sn-Al. Ce dernier système de protection est décrit en détail ; il se distingue : - par une fabrication selon une méthode « slurry » qui permet la réalisation du revêtement sur des alliages de niobium de différentes compositions, dimensions et formes, - par une faculté de guérison, à températures élevées, des fissures dans la couche de siliciure grâce à l'action de Sn-Al liquide. Dans ce texte sont décrits également : - le procédé de fabrication de la couche de siliciure par projection d'une poudre de siliciure de chrome-titane et fusion du dépôt à températures élevées, - l'imprégnation par traitement dans un bain de Sn-Al, - les résultats obtenus lors de différents tests d'oxydation, y compris des tests d'impact et de choc thermique. Il s'agit particulièrement de l'influence de la rapidité des changements de température sur l'endurance du revêtement dans les tests cycliques. - les modifications du revêtement par oxydation et diffusion, qui affectent le pouvoir de protection du revêtement.

PACS
8160 - Corrosion, oxidation, etching, and other surface treatments.

Key words
niobium -- oxidation