Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Korozja wysokotemperaturowa
Course of study:
2017/2018
Code:
MIC-1-702-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Heat Engineering
Semester:
7
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Kowalski Kazimierz (kazimierz.kowalski@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Kowalski Kazimierz (kazimierz.kowalski@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Radziszewska Agnieszka (radzisze@agh.edu.pl)
dr inż. Cieniek Łukasz (lukasz.cieniek@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills
M_U001 Potrafi przeprowadzić podstawowe badania kinetyki utleniania metali w środowisku gazowym metodą termograwimetrii. IC1A_U02, IC1A_U03, IC1A_U09 Test,
Execution of laboratory classes
M_U002 Potrafi na podstawie krzywych kinetycznych reakcji utleniania określić typ przebiegu procesu, podać jego interpretację oraz wyznaczyć stałe kinetyczne reakcji. IC1A_U02, IC1A_U03, IC1A_U01 Test,
Execution of laboratory classes
M_U003 Potrafi na podstawie badań mikroskopowych i spektroskopowych określać i interpretować mikrostrukturę tworzących się zgorzelin IC1A_U02, IC1A_U18, IC1A_U03 Test,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Zna, rozumie i potrafi wyjaśnić pojęcia korozja wysokotemperaturowa, gazowa i płomieniowa. Zdaje sobie sprawę ze znaczenia tych zjawisk dla gospodarki i rozumie potrzebę przeciwdziałania im. IC1A_W02, IC1A_W03, IC1A_W18, IC1A_W13, IC1A_W04 Test
M_W002 Zna, rozumie i potrafi przedstawić podstawowe teorie potrzebne do zrozumienia procesów utleniania i korozji gazowej w wysokiej temperaturze: termodynamikę i kinetykę reakcji ciało stałe – gaz oraz dyfuzji w ciałach stałych. IC1A_W02, IC1A_W03, IC1A_W18, IC1A_W13 Test
M_W003 Zna i rozumie teorię utleniania metali Wagnera. Potrafi podać podstawowe prawa tej teorii w postaci zależności matematycznych. Zna podstawowe rodzaje kinetyki utleniania: liniową, paraboliczną i logarytmiczną, rozumie je i potrafi wyjaśnić. IC1A_W02, IC1A_W03, IC1A_W18, IC1A_W13 Test
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Skills
M_U001 Potrafi przeprowadzić podstawowe badania kinetyki utleniania metali w środowisku gazowym metodą termograwimetrii. - - + + - - - - - - -
M_U002 Potrafi na podstawie krzywych kinetycznych reakcji utleniania określić typ przebiegu procesu, podać jego interpretację oraz wyznaczyć stałe kinetyczne reakcji. - - + + - - - - - - -
M_U003 Potrafi na podstawie badań mikroskopowych i spektroskopowych określać i interpretować mikrostrukturę tworzących się zgorzelin - - + + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna, rozumie i potrafi wyjaśnić pojęcia korozja wysokotemperaturowa, gazowa i płomieniowa. Zdaje sobie sprawę ze znaczenia tych zjawisk dla gospodarki i rozumie potrzebę przeciwdziałania im. + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna, rozumie i potrafi przedstawić podstawowe teorie potrzebne do zrozumienia procesów utleniania i korozji gazowej w wysokiej temperaturze: termodynamikę i kinetykę reakcji ciało stałe – gaz oraz dyfuzji w ciałach stałych. + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna i rozumie teorię utleniania metali Wagnera. Potrafi podać podstawowe prawa tej teorii w postaci zależności matematycznych. Zna podstawowe rodzaje kinetyki utleniania: liniową, paraboliczną i logarytmiczną, rozumie je i potrafi wyjaśnić. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

1. Wprowadzenie do problemów korozji gazowej:
– wyjaśnienie pojęć korozja wysokotemperaturowa, gazowa, płomieniowa – warunki ich występowania, ich skutki oraz znaczenie dla gospodarki
2. Użyteczne teorie
– termodynamika chemiczna układu ciało stałe – gaz: kryteria termodynamiczne, równowaga chemiczna, diagramy Ellinghama/Richardsona, kinetyka reakcji chemicznych, stałe reakcji
3. Użyteczne teorie
– dyfuzja w ciele stałym: prawa dyfuzji, siły pędne dyfuzji, rola defektów krystalicznych, teoria defektów punktowych w tlenkach i innych materiałach o wiązaniach jonowych, dyfuzja w tlenkach i zgorzelinach tlenkowych
4. Użyteczne teorie
– procesy na granicach faz ciało stałe – gaz, transfer gazu do wnętrza materiałów, naprężenia mechaniczne i ich rozwój w trakcie utleniania i zmian temperatury
5. Teoria utleniania czystych metali
- teoria Wagnera, reakcje czystych metali z tlenem, kinetyka narastania tlenku: przebieg utleniania liniowy, paraboliczny i logarytmiczny, rola mikrostruktury: drogi szybkiej dyfuzji, dordzeniowa i odrdzeniowa dyfuzja w zgorzelinie, reakcje nie kontrolowane dyfuzyjnie
6. Utlenianie czystych metali w złożonej atmosferze gazowej
- oddziaływanie zgorzelina/gaz, niezależne narastanie tlenków i siarczków, procesy transportu w złożonej zgorzelinie, prognozowanie wyników reakcji metal-gaz w złożonych atmosferach gazowych
7. Utlenianie stopów – tworzenie zgorzeliny jednofazowej
– utlenianie selektywne jednego składniku stopu, tworzenie zgorzeliny tlenkowej będącej roztworem stałym składnika stopu, ustanie utleniania i uszkodzenia zgorzeliny, zmiany mikrostruktury stopu pod tworzącą się zgorzeliną, tworzenie nowej fazy
8. Utlenianie stopów – utlenianie wewnętrzne
– kinetyka wewnętrznego utleniania przy nieobecności zgorzeliny zewnętrznej, wpływ powierzchni na strefę wydzielania, wydzielenia wewnętrzne: zarodkowanie i wzrost, przejście od wewnętrznego do zewnętrznego utleniania
9. Utlenianie stopów – tworzenie zgorzeliny wielofazowej
– tworzenie zgorzeliny wielofazowej w stopach dwu i trzyskładnikowych, mechanizmy utraty adhezji między zgorzeliną a podłożem, rola aktywnych dodatków stopowych, wtórne utlenianie
10. Charakterystyka korozji gazowej w obecności pary wodnej, siarki i węgla oraz korozja płomieniowa
11. Utlenianie w warunkach cyklicznie zmiennej temperatury
– naprężenia termiczne występujące w narastającej zgorzelinie, modele odpryskiwania zgorzeliny, zubożenie stopu podłoża w utleniający się składnik, odnawianie się zgorzeliny, modele zachodzących procesów, wpływ temperatury, składu stopu i środowiska gazowego
12. Rodzaje środowiska korozyjnego występujące w wysokich temperaturach i dobór odpowiednich materiałów
– elementy grzewcze pieców, elementy silników turboodrzutowych i spalinowych, instalacje przemysłowe do pracy w środowisku gorących gazów
13. Tribokorozja w wysokiej temperaturze
– warunki występowania tribokorozji, mechanizmy zużycia trących powierzchni w atmosferze agresywnych gazów w wysokiej temperaturze, dobór materiałów odpornych na ścieranie w warunkach korozji gazowej w zależności od środowiska gazowego, wielkości i rodzaju obciążenia
14. Metody badawcze
– aparatura do badań korozji gazowej w warunkach izotermicznych i cyklicznie zmiennych temperatur, termograwimetria, metody badania składu i mikrostruktury tworzących się zgorzelin, wykorzystanie znaczników izotopowych do śledzenia procesów korozji
15. Metody ochrony przed korozją gazową
- dobór odpowiednich stopów do warunków korozyjnych, stopy i fazy międzymetaliczne odporne na korozję gazową tworzące warstwy ochronne z tlenków chromu i glinu, rodzaje powłok ochronnych, ceramiczne bariery termiczne

Laboratory classes:

1. Wyznaczanie krzywych kinetycznych utleniania wybranych stopów w warunkach izotermicznych na podstawie badań termograwimetrycznych
2. Określanie typu przebiegu utleniania na podstawie przebiegu krzywych kinetycznych i wyznaczanie stałych kinetycznych reakcji
3. Obserwacje mikrostruktury zgorzeliny tlenkowej przy użyciu mikroskopii świetlnej
4. Obserwacje mikrostruktury zgorzeliny tlenkowej przy użyciu elektronowej mikroskopii skaningowej
5. Określanie składu chemicznego zgorzeliny tlenkowej przy zastosowaniu mikroanalizy rentgenowskiej
6. Analiza składu fazowego zgorzeliny metodą dyfrakcji rentgenowskiej
7. Analiza stanów chemicznych pierwiastków zgorzeliny metodą rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów

Project classes:

Na podstawie danych literaturowych (monografii oraz artykułów naukowych) dotyczących materiałów przeznaczonych do pracy w podwyższonej i wysokiej temperaturze w różnych środowiskach gazowych studenci będą:
- dobierać odpowiednie stopy do pracy w określonych warunkach korozyjnych
- dobierać powłoki ochronne i bariery termiczne
- będą przewidywać mechanizmy korozyjne i stopień degradacji materiału
W szczególności projekty będą dotyczyć:
- stopów na bazie żelaza, niklu i kobaltu tworzących na powierzchni warstwę ochronną tlenku chromu
- stopów na bazie żelaza, niklu i kobaltu tworzących na powierzchni warstwę ochronną tlenku glinu
– faz międzymetalicznych odpornych na korozję gazową typu Fe-Al, Ni-Al, Ti-Al
– dodatków aktywnych stopów minimalizujących prędkość narastania tlenków i poprawiających przyczepność zgorzeliny do podłoża
- ceramicznych barier termicznych i ceramicznych materiałów ogniotrwałych

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 125 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 28 h
Participation in laboratory classes 14 h
Participation in project classes 14 h
Realization of independently performed tasks 10 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 15 h
Contact hours 15 h
Completion of a project 29 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa = 0,2 x (ocena z ćw. lab.) + 0,2 x (ocena z ćw. projekt.) + 0,6 x (ocena z egzaminu)

Prerequisites and additional requirements:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem).

Recommended literature and teaching resources:

Literatura w języku polskim:
1. Mrowec Stanisław, Kinetyka i mechanizm utleniania metali, Wydanie III, Wydawnictwo Śląsk 1982
2. Mrowec S., Weber T., Korozja gazowa metali, Wydawnictwo Śląsk 1975
3. Staronka A., Holtzer M., Piekarska M., Podstawy fizykochemii procesów metalurgicznych i odlewniczych: Teoria i ćwiczenia. 2, Korozja elektrochemiczna metali. Korozja gazowa metali, Wydawnictwa AGH 1997
4. Schmalzried Hermann, Reakcje w stanie stałym, PWN 1978

Literatura w języku angielskim:
1. 1.Cottis R.A., Graham M.J., Lindsay R.J., Lyon S.B., Richardson J.A., Scantlebury J.D., Stott F.H. (Eds.), Schreir’s Corrosion Vol. 1: Basic Concepts, High Temperature Corrosion, Elsevier 2010
2. Young David, High Temperature Oxidation and Corrosion of Metals, Elsevier 2008
3. Kofstad Per, High Temperature Corrosion, Elsevier Applied Science 1988

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

http://www.bpp.agh.edu.pl/

1. J. Jedliński, J.-L. Grosseau-Poussard, K. Kowalski, J Dąbek, G. Borchardt, Development of oxide scale at 1100ºC on Fe20Cr5Al alloy non-implanted and yttrium-implanted, Oxidation of Metals vol. 79 iss. 1–2 (2013) pgs 41–51

2. J. Jedliński, J. L. Grosseau Poussard, G. Smoła, G. Bonnet, M. Nocuń, K. Kowalski, J. Dąbek, The effect of alloyed and/or implanted yttrium on the mechanism of the scale development on β-NiAl at 1100ºC, Materials at High Temperatures vol. 29 iss. 2 (2012) pgs 59–69

3. G. Smoła, J. Jedliński, J. L. Grosseau Poussard, B. Gleeson, G. Bonnet, M. Nocuń, K. Kowalski, A. Rakowska, On the phase composition changes during high temperature oxidation of Pt-modified β-NiAl at 1150ºC, Materials at High Temperatures vol. 29 iss. 2 (2012) pgs 107–115

4. G. Smoła, W. Wang, J. Jedliński, B. Gleeson, K. Kowalski, A. Bernasik, M. Nocuń, Mechanistic aspects of Pt-modified β-NiAl alloy oxidation, Materials at High Temperatures vol. 26 iss. 3 (2009) pgs 273–280

5. J. Jedliński, G. Smoła, K. Kowalski, A. Bernasik, M. Nocuń, J. Camra, J. Bonarski, The mechanism of early oxidation stages of Fe20Cr5Al-type alloys at 1123 K, Materials at High Temperatures vol. 26 iss. 3 s. (2009) pgs 259–272

Additional information:

None