Fabrication and Microstructure of Diffusion Alloyed Layers on Pure Magnesium Substrate

• Autorzy: Mola R.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0240

Warianty tytułu

PL

Wytwarzanie i struktura dyfuzyjnych stopowych warstw na magnezie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Alloyed layers on pure magnesium were created by means of the heating of the magnesium sample covered with Al+Zn powders mixture containing 20 wt.% Zn and 40 wt.% Zn in vacuum furnace. The microstructure and related composition of the alloyed layers were investigated using optical microscopy and scanning electron microscopy equipped with an energy dispersive X-ray system (EDS). The results revealed that the microstructure, thickness and microhardness of the obtained layers depended on the Zn content in the powder mixture. The alloyed layers were composed of the Mg-Al-Zn intermetallic phases and Mg-based solid solution containing Al and Zn. The multi-phase layer was diffusion bonded with magnesium substrate. The thickness of the layer fabricated by the heat treatment in contact with a powder mixture containing 40 wt.% Zn was twice as high as compared to that obtained with the powder mixture containing 20 wt.% Zn. The hardness value of the alloyed layers was much higher than that of the magnesium substrate.

PL

Warstwy stopowe na magnezie zostały wytworzone poprzez wygrzewanie próbek w kontakcie z mieszankami proszków Al+Zn zawierajacymi 20% mas. Zn i 40% mas. Zn w piecu próżniowym (oznaczone jako: Al20Zn i Al40Zn). Badania struktury i składu chemicznego przeprowadzono na mikroskopie optycznym oraz elektronowym mikroskopie skaningowym wyposażonym w mikroanalizator rentgenowski. Wyniki badań wykazały, że mikrostruktura, grubość oraz mikrotwardość otrzymanych warstw zależą od zawartości Zn w mieszankach proszków. Warstwy stopowe składały się z faz międzymetalicznych Mg-Al-Zn i roztworu stałego Al i Zn w Mg i były dyfuzyjnie połączone z podłożem-magnezem. Grubość warstwy wytworzonej na podłożu magnezowym poprzez wygrzewanie próbek w kontakcie z mieszanką proszków zawierającą 40% mas. Zn była dwa razy większa w porównaniu do warstwy otrzymanej w mieszance zawierającej 20% mas. Zn. Twardość otrzymanych warstw stopowych była znacznie wyższa w porównaniu do twardości podłoża.

Słowa kluczowe

EN

magnesium; alloyed coating; Mg-Al-Zn intermetallic phases; hardness

PL

magnez; warstwy stopowe; fazy międzymetaliczne Mg-Al-Zn; twardość

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 4
• Strony: 1409--1412
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mola R.

• Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Machine Engineering, Department of Applied Computer Science and Armament Engineering, Al. 1000-Lecia PP 7, 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] K. Spencer, M. X. Zhang, Heat treatment of cold spray coatings to form protective intermetallic layers, Scripta Materialia. 61, 44-47 (2009).
• [2] Y. Gao, C. Wang, H. Pang, H. Liu, M. Yao, Broad-beam laser cladding of Al-Cu alloy coating on AZ91HP magnesium alloy, Appl Surf Sci. 253, 4917-4922 (2007).
• [3] Y. Yang, H. Wu, Improving the wear resistance of AZ91D magnesium alloys by laser cladding with Al-Si powders, Materials Letters. 63, 19-21 (2009).
• [4] J. E. Gray, B. Luan, Protective coatings on magnesium and its alloys - a critical review, J Alloys and Compd. 336, 88-113 (2002).
• [5] L. Zhu, W. Li, D. Shan, Effects of low temperature thermal treatment on zinc and/or tin plated coatings of AZ91D magnesium alloy, Surf Coat Technol. 201, 2768-2775 (2006).
• [6] L. H. Chiu, C. C. Chen, C. F. Yang, Improvement of corrosion properties in an aluminum-sprayed AZ31 magnesium alloy by a post-hot pressing and anodizing treatment, Surf Coat Technol. 191, 181-187 (2005).
• [7] H. Pokhmurska, B. Wielage, T. Lampke, T. Grund, M. Student, N. Chervinska, Post-treatment of thermal spray coatings on magnesium, Surf Coat Technol. 202, 4515-4524 (2008).
• [8] K. Spencer, D. M. Fabijanic, M-X Zhang, The use of Al-Al2O3 cold spray coatings to improve the surface properties of magnesium alloys, Surf Coat Technol. 204, 336-344 (2009).
• [9] M. K. Lei, P. Li , H. G. Yang, X. M. Zhu, Wear and corrosion resistance of Al ion implanted AZ31 magnesium alloy, Surf Coat Technol. 201, 5182-5185 (2007).
• [10] M. He, Y. Wu, Z. Tang, W. Hu, Thermochemical computations and experimentation on deposition of aluminum and zinc on magnesium alloy, J Alloys and Compd. 469, 417-421 (2009).
• [11] J. Hirmke, M-X Zhang, D. H. StJohn, Surface alloying of AZ91E alloy by Al-Zn packed powder diffusion coating, Surf Coat Technol. 206, 425-433 (2011).
• [12] F. Liu, X. Li, W. Liang, X. Zhao, Y. Zhang, Effect of temperature on microstructures and properties of aluminized coating on pure magnesium, J of Alloys and Compd. 478, 579-585 (2009).
• [13] Y. Ma, K. Xu, W. Wen, X. He, P. Liu, The effect of solid diffusion surface alloying on properties of ZM5 magnesium alloy, Surf Coat Technol. 190, 165-170 (2005).
• [14] I. Shigematsu, M. Nakamura, N. Saitou, K. Shimojima, Surface treatment of AZ91D magnesium alloy by aluminum diffusion coating 19, 473-475 (2000).
• [15] C. Zhong, M. F. He, L. Liu, Y. J. Chen, B. Shen, Y. T. Wu, Y. D. Deng, W. B Hu, Formation of aluminum-alloyed coating on AZ91D magnesium alloy in molten salts at lower temperature, Surf Coat Technol. 205, 2412-2418 (2010).
• [16] L. Zhu, G. Song, Improved corrosion resistance of AZ91D magnesium alloy by an aluminum-alloyed coating, Surf Coat Technol. 200, 2834-2840 (2006).
• [17] F. Czerwinski, The oxidation behaviour of an AZ91D magnesium alloy at high temperatures, Acta Mater. 49, 2639-2654 (2002).
• [18] P. Donnadieu, A. Quivy, T. Tarfa, P. Ochin, A. Dezellus, M. G. Harmelin, P. Liang, H. L. Lukas, H. J. Seifert, F. Aldinger, G. Effenberg, On the crystal structure and solubilityrange on the thernary phase in Mg-Al-Zn system, Metallkunde. 88, 911-916 (1997).
• [19] A. Dziadoń, R. Mola, L. Błaż, Formation of layered Mg-eutectic composite using diffusional processes at the Mg-Al interface, Archives of Metallurgy and Materials 56, 677-684 (2011).