Structural and chemical investigation into Ti/TiC coatings deposited with Cold Gas Spraying (CGS)

• Autorzy: Kąc S. , Szwachta G. , Kusiński J. , Matteazzi P. , Colella A. , Dosta S. , Fernandez J. , Garcia-Forgas J.

Warianty tytułu

PL

Analiza struktury i składu chemicznego powłok Ti/TiC naniesionych metodą natryskiwania na zimno (CGS)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents structural and chemical investigation into Ti/TiC coatings, deposited by using Cold Gas Spraying Technology (CGS) onto titanium aluminium vanadium alloy (TiAlV) substrate. The main issues were to obtain nanostructured coatings with very fine titanium carbides, evenly distributed in the metallic matrix. Nanostructured powder was produced by the High Energy Ball Milling (HEBM), which – applying mechanico-chemical synthesis principles – leads to simultaneous getting of: improvement in material properties, fine phase distribution and uncompleted reaction. Nanostructured particles of 20÷40 μm in size were used during spraying process. The impact energy of nanostructured particles on the substrate was used to induce the uncompleted reactions. The structural investigations were carried out by using three methods: scanning and transmission electron microscopy (with Energy-dispersive X-ray spectroscopy) and X-ray diffraction technique. Results show that the large titanium carbide particles were cracking after impact and did not show a good cohesion to titanium matrix. The fine particles were arranged in coating very densely. The energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was used to identify the chemical elements in the coatings. The analysis detected only titanium and carbon. This enabled to distinguish the individual particles in the coating structure. The X-ray diffraction (XRD) was used to identify the phase composition in coatings and revealed only α titanium and titanium carbide phases in coatings.

PL

W artykule przedstawiono analizę struktury i składu chemicznego powłok Ti/TiC uzyskanych metodą natryskiwania na zimno (CGS) na podłoże ze stopu tytan-glin-wanad. Celem pracy było otrzymanie nanostrukturalnych powłok zbudowanych z bardzo drobnych węglików tytanu, równomiernie rozmieszczonych w osnowie tytanu. Nanostrukturalny proszek został wytworzony za pomocą wysokoenergetycznego mielenia (HEBM), które, wykorzystując prawa syntezy mechaniczno-chemicznej, doprowadziło do jednoczesnego uzyskania lepszych własności materiału, drobnodyspersyjnych faz i uzyskania stanu niekompletnej reakcji. Nanostrukturalne cząstki proszku o wielkości 20÷40 μm zostały użyte podczas natryskiwania. Energia uderzenia cząstek nanostrukturalnego proszku o podłoże pozwalała wywołać odpowiednie reakcje zapoczątkowane podczas mielenia. Badania struktury przeprowadzono za pomocą trzech metod: skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej (w tym mikroanalizy rentgenowskiej) i technik dyfrakcji promieniowania X. Wyniki ujawniły, że duże węgliki tytanu po uderzeniu pękają i nie występuje dobra kohezja pomiędzy nimi a tytanową osnową. Z kolei drobne cząstki były równomiernie rozmieszczone w całej objętości powłoki. Powłoki były zwarte i jednorodne. Spektroskopia z dyspersją energii (EDS) została zastosowana w celu analizy składu chemicznego powłok. Potwierdzono obecność tylko tytanu i węgla. Analiza ta (wraz z analizą dyfrakcji elektronowych) pozwoliła, jednoznaczną identyfikację poszczególnych cząstek w strukturze powłoki. Technika dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD) została użyta w celu identyfikacji poszczególnych faz w powłokach. Potwierdzono obecność dwóch faz – Tiα oraz TiC.

Słowa kluczowe

EN

cold gas spraying; titanium; titanium carbide; coatings; nanostructured cermet

PL

natryskiwanie na zimno; tytan; węglik tytanu; powłoki; nanostrukturalny cermet

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 2
• Strony: 150--153
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., fig.

Twórcy

autor

Kąc S.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Szwachta G.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Kusiński J.

• AGH University of Science and Technology, Krakow, Poland

autor

Matteazzi P.

• MBN Nanomaterialia, Treviso, Italy

autor

Colella A.

• MBN Nanomaterialia, Treviso, Italy

autor

Dosta S.

• University of Barcelona (Thermal Spray Centre), Barcelona, Spain

autor

Fernandez J.

• University of Barcelona (Thermal Spray Centre), Barcelona, Spain

autor

Garcia-Forgas J.

• Alhenia AG, Baden, Switzerland

Bibliografia

• [1] Panagopoulos C. N., Georgiou E. P., Agathocleous P. E.: Giannakopoulos G. I.: Mechanical behaviour of Zn-Fe alloy coated mild steel. Materials and Design 30 (2009) 4267÷4272.
• [2] Champagne V. K.: The cold spray materials deposition process: Fundamentals and applications. CRC Press, Cambridge (2007).
• [3] Dykhuizen R. C., Smith M. F.: Gas dynamic principles of cold spray. J. Therm. Spray. Technol. 7 (1998) 205÷212.
• [4] Stoltenhoff T., Kreye H., Richter H. J.: An Analysis of the Cold Spray. Process and Its Coatings. J. Therm. Spray. Techn 11 (2002) 542÷550.
• [5] Li C.-J., Li W.-Y., Wang Y.-Y.: Effect of Spray Angle on Deposition Characteristics in Cold Spraying. Thermal Spray 2003: Advancing the Science and Applying the Technology (2003) 91÷96.
• [6] Schmidt T., Assadi H., Gärtner F., Richter H. J., Stoltenhoff T., Kreye H., Klassen T.: From Particle Acceleration to Impact and Bonding in Cold Spraying. J. Therm. Spray. Techn. 18 (2009) 794÷808.
• [7] Pierson H. O.: Handbook of Refractory Carbides and Nitrides. Noyes Publications, New Jersey (1996).