The effect of the amorphous content of laser cladding Ni-Nb-Zr/CaF2 on microstructure and properties

• Autorzy: Liang X. , Cheng Y. , Cheng X. , Jiang Y. , Kulik T. , Ferenc J.

Warianty tytułu

PL

Powłoki Ni-Nb-Zr/CaF2 z udziałem fazy amorficznej wytwarzane metodą natryskiwania laserowego - mikrostruktura i właściwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Ni-Nb-Zr/CaF2 amorphous coating was prepared on the surface of SA283GRA steel by adopting a high-power laser cladding system. The results show that the Ni-Nb-Zr/CaF2 coating obtained by laser cladding has a good metallurgical bonding with the matrix of SA283GRA and the amorphous phase was obtained. The different amorphous content was obtained with varied laser power. With the increase of laser power, the dilution rate of the coating gradually increases, the amorphous phase content in the cladding coating decreased gradually, and crystallization near the substrate is significant in the laser coating. As the cladding coating is far from the substrate, the content of amorphous phase increases gradually, and the cladding coating has high thermal stability. The hardness of the Ni-Nb-Zr/CaF2 amorphous coating prepared by a laser power of 4 kW is up to the highest value of 890 HV, which is about 4.7 times that of the base material. The electrochemical corrosion results show that the corrosion resistance of the amorphous layer is better than that of the substrate in NaCl solution with 3.5% corrosive medium. The Ni-Nb-Zr/CaF2 laser coating has a relatively strong amorphous forming ability.

PL

Amorficzną powłokę Ni-Nb-Zr/CaF2 otrzymano na powierzchni stali SA283GrA metodą natryskiwania laserowego, z wykorzystaniem laserów dużej mocy. Uzyskane wyniki badań wykazały, że powłoka Ni-Nb-Zr/CaF2 charakteryzuje się dobrą przyczepnością do podłoża stalowego SA283GrA, a faza amorficzna jest otrzymywana w strefie przypowierzchniowej. Wykazano, że moc wyładowania laserowego istotnie wpływa na zawartość fazy amorficznej. Wraz ze wzrostem mocy lasera zawartość fazy amorficznej w strefie przypowierzchniowej zmniejsza się stopniowo, a stopień krystalizacji powłoki w pobliżu podłoża wzrasta. Zawartość fazy amorficznej zwiększa się gradientowo w funkcji odległości od podłoża. Największą twardość powłoki amorficznej Ni-Nb-Zr/CaF2 890 HV uzyskano z wykorzystaniem lasera o mocy 4kW, tj. ≈4,7 razy większą w stosunku do materiału podłoża. Wyniki badań odporności korozyjnej metodą elektrochemiczną wykazały, że w roztworze NaCl z 3,5% odporność na korozję strefy przypowierzchniowej zawierającej fazę amorficzną jest większa niż odporność korozyjna podłoża. Wykazano również, że faza amorficzna Ni-Nb-Zr/CaF2 ma stosunkowo dużą zdolność do formowania się w strefie przypowierzchniowej i charakteryzuje się dużą stabilnością temperaturową.

Słowa kluczowe

EN

laser cladding; amorphous alloy; Ni-Nb-Zr; microhardness; corrosion resistance

PL

natryskiwanie laserowe; stopy amorficzne; mikrotwardość; odporność korozyjna

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2018
• Tom: no. 4
• Strony: 33--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Liang X.

• Academy of Military Science PLA China, National Innovation Institute of Defense Technology, Beijing, China

autor

Cheng Y.

• School of Mechanical & Electrical Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou, China

autor

Cheng X.

• Academy of Military Science PLA China, National Innovation Institute of Defense Technology, Beijing, China

autor

Jiang Y.

• School of Mechanical & Electrical Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou, China

autor

Kulik T.

• Material Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Poland

autor

Ferenc J.

• Material Science and Engineering, Warsaw University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Barekat M., Shoja Razavi R., Ghasemi A.: Nd: YAG laser cladding of Co-Cr-Mo alloy on γ-TiAl substrate. Optics & Laser Technology, 2016, 80, pp. 145-152.
• 2. Li D., Zhu Z., Zhang H., Wang A., Hu Z.: The influence of Zr substitution for Nb on the corrosion behaviors of the Ni-Nb-Zr bulk metallic glasses. Science China Physics, Mechanics and Astronomy, 2012, 55(12), pp. 2362-2366.
• 3. Zhu Z.W., Zhang H.F., Ding B.Z., Hu Z.Q.: Synthesis and properties of bulk metallic glasses in the ternary Ni-Nb-Zr alloy system. Materials Science and Engineering: A, 2008, 492(1-2), pp. 221-229.
• 4. Hu H.T., Chen L.Y., Wang X.D., Cao Q.P., Jiang J.Z.: Formation of Ni-Nb-Zr-X (X=Ti, Ta, Fe, Cu, Co) bulk metallic glasses. Journal of Alloys and Compounds, 2008, 460(1-2), pp. 714-718.
• 5. Santos F.S., Kimimami C.S., Bolfarini C., de Oliveira M.F., Botta W.J.: Evaluation of glass forming ability in the Ni-Nb-Zr alloy system by the topological instability (λ) criterion. Journal of Alloys and Compounds, 2010, 495(2), pp. 313-315.
• 6. Qiang J.B., Zhang W., Inoue A.: Effects of Al and Ti additions on the thermal stability, glass-forming ability and mechanical properties of Ni60Nb20Zr20 glassy alloy. Materials Science and Engineering: B, 2008, 148(1-3), pp. 114-118.
• 7. Chen L.Y., Hu H.T., Zhang G.Q., Jiang J.Z.: Catching the Ni-based ternary metallic glasses with critical diameter up to 3mm in Ni-Nb-Zr system. Journal of Alloys and Compounds, 2007, 443(1-2), pp. 109-113.
• 8. Xia L., Li W.H., Fang S.S., Wei B.C., Dong Y.D.: Binary Ni-Nb Bulk Metallic Glasses. Journal of Applied Physics, 2006, 99(2), 026103.
• 9. Cheng Y.H., Cui R., Wang H.Z., Han Z.T.: Effect of processing parameters of laser on microstructure and properties of cladding 42CrMo steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2018, 96(5-8), pp. 1715-1724.
• 10. Li R., Li Z., Zhu Y., Qi K.: Structure and corrosion resistance properties of Ni-Fe-B-Si-Nb amorphous composite coatings fabricated by laser processing. Journal of Alloys & Compounds, 2013, 580(32), pp. 327-331.
• 11. Wu X., Xu B., Hong Y.: Synthesis of thick Ni66Cr5Mo4Zr6P15B4 amorphous alloy coating and large glass-forming ability by laser cladding. Materials Letters, 2002, 56(5), pp. 838-841.
• 12. Inoue A., Zhang T., Masumoto T.: Glass-forming ability of alloys. Journal of Non-Crystalline Solids, 1993, 156, pp. 473-480.
• 13. Lu Z.P., Liu C.T.: A new glass-forming ability criterion for bulk metallic glasses. Acta Materialia, 2002, 50(13), pp. 3501-3512.
• 14. Verdon C., Karimi A., Martin J.L.: A study of high velocity oxy-fuel thermally sprayed tungsten carbide based coatings. Part 1: Microstructures. Materials Science & Engineering A, 1998, 246(1-2), pp. 11-24.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).