Structure and properties of the FeAl (HVOF, HVAF, DGS) coatings for power industry

• Autorzy: Senderowski C. , Durejko T. , Zasada D. , Napadłek W. , Bojar Z.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2016.6.1

Warianty tytułu

PL

Właściwości strukturalne powłok FeAl (HVOF, HVAF i DGS) do zastosowań na elementy części maszyn i urządzeń w energetyce przemysłowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Recently, some systematic studies have been conducted on microstructural changes and material properties of B2 FeAl coatings sprayed by supersonic stream metallization in HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), HVAF (High Velocity Air Fuel) and DGS (Detonation Gas Spraying) conditions. The present paper reports the results and analysis of HVOF, HVAF and DGS supersonic spraying on the structure and properties of Fe–Al type coatings obtained from spraying the Fe40Al0.05Zr at. % +50 ppm B intermetallic feedstock powder on a C45 steel substrate. A comprehensive study of the coating performances was conducted in relation to their material parameters by taking into account technological conditions affecting the formation of a structure in the ultrasonic spraying technologies. Analysis included chemical-phase composition inheritance, morphology of the grains, and porosity as well as oxidation of the coating material, hardness and abrasive resistance. These properties were analysed to determine if, Fe–Al coatings could be used as a potential material in the elements of gas turbines and boilers.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań i analiz efektów wykorzystania metody HVOF (High Velocity Oxygen Fuel), HVAF (High Velocity Air Fuel) oraz DGS (D-gun Spraying) do otrzymania powłok z naddźwiękowego strumienia metalizacyjnego z użyciem proszku intermetalicznego typu Fe40Al (VIGA) osadzonego na stali 45 w stanie po ulepszaniu cieplnym. Przeprowadzono kompleksowe badania właściwości użytkowych powłok, uwzględniając ich specyfikę struktury — morfologię ziaren, skład chemiczny i budowę fazową oraz porowatość i stopień utlenienia — w powiązaniu z warunkami subtelnych zmian uwarunkowań technologicznych. Określono ich wpływ na formowanie strumienia metalizacyjnego w zastosowanych metodach natryskiwania naddźwiękowego. W ramach analizy wpływu cech strukturalnych na właściwości użytkowe powłok określono także poziom ich umocnienia i odporność na zużywanie ścierne z udziałem luźnego ścierniwa w aspekcie potencjalnego wykorzystania ich na elementy turbin gazowych i kotłów energetycznych.

Słowa kluczowe

EN

Fe–Al type coatings; HVOF; HVAF; DGS ultrasonic spraying technologies

PL

powłoki FeAl; natryskiwanie naddźwiękowe HVOF powłok; HVAF; DGS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 37, nr 6
• Strony: 283--288
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Senderowski C.

• Department of Advanced Materials and Technologies, Military University of Technology, Warsaw

autor

Durejko T.

• Department of Advanced Materials and Technologies, Military University of Technology, Warsaw

autor

Zasada D.

• Department of Advanced Materials and Technologies, Military University of Technology, Warsaw

autor

Napadłek W.

• Institute of Motor Vehicles and Transportation, Military University of Technology, Warsaw

autor

Bojar Z.

• Department of Advanced Materials and Technologies, Military University of Technology, Warsaw

Bibliografia

• [1] Senderowski C.: Iron-aluminium intermetallic coatings synthesized by supersonic stream metallization. BEL Studio, Warszawa (2015).
• [2] Bojar Z., Przetakiewicz W. – pod red.: Materiały metalowe z udziałem faz międzymetalicznych. Bel Studio, Warszawa (2006).
• [3] Cinca N., Guilemany J. M.: Thermal spraying of transition metal aluminides: An overview. Intermetallics 24 (2012) 60÷72.
• [4] Gang Ji., Grosdidier T., Bernard F., Paris S., Gaffet E., Launois S.: Bulk FeAl nanostructured materials obtained by spray forming and spark plasma sintering. J. of Alloys and Compounds 434-435 (2007) 358÷361.
• [5] Guilemany J. M., Lima C. R. C., Cinca N., Miguel J. R.: Studies of Fe–40Al coatings obtained by high velocity oxy-fuel. Surface and Coatings Technology 201 (2006) 2072÷2079.
• [6] Guilemany J. M., Cinca N., Dosta S., Lima C. R. C.: High-temperature oxidation of Fe40Al coatings obtained by HVOF thermal spray. Intermetallics 15 (2007) 1384÷1394.
• [7] Guilemany J. M., Cinca N., Fernández J., Sampath S.: Erosion, abrasive, and friction wear behavior of iron aluminide coatings sprayed by HVOF. J. of Thermal Spray Technology 17 (5) (2008) 762÷773.
• [8] Senderowski C., Łodziński K., Bojar Z.: Thermal stability and properties of FeAl coatings obtained by HVOF spraying. Materials Engineering 4 (182) (2011) 725÷728.
• [9] Binshi Xu, Zixin Zhu, Shining Ma, Wei Zhang, Weimin Liu: Sliding wear behavior of Fe–Al and Fe–Al/WC coatings prepared by high velocity arc spraying. Wear 257 (2004) 1089÷1095.
• [10] Chang-Jiu Li, Hong-Tao Wang, Guan-Jun Yang, Chong-Gao Bao: Characterization of high-temperature abrasive wear of cold-sprayed FeAl intermetallic compound coating. J. of Thermal Spray Technology 20 (1-2) (2010) 227÷233.
• [11] Senderowski C.: Nanocomposite Fe–Al intermetallic coating obtained by gas detonation spraying of milled self-decomposing powder. J. Therm. Spray Tech. 23 (2014) 1124÷1134.
• [12] Senderowski C., Chodała M., Bojar Z.: Corrosion behavior of detonation gun sprayed Fe–Al type intermetallic coating. Materials 8 (2015) 1108÷1123.
• [13] Senderowski C., Bojar Z.: Gas detonation spray forming of Fe–Al coatings in the presence of interlayer. Surface and Coatings Technology 202 (2008) 3538÷3548.
• [14] Senderowski C., Bojar Z.: Influence of detonation gun spraying conditions on the quality of Fe–Al intermetallic protective coatings in the presence of NiAl and NiCr interlayers. J. of Thermal Spray Technology 18 (3) (2009) 435÷447.
• [15] Szczucka-Lasota B., Formanek B., Hernas A.: Growth of corrosion products on thermally sprayed coatings with FeAl intermetallic phases in aggressive environments. J. Mater. Process. Techn. 164 (2005) 930÷934.
• [16] Formanek B., Szymanski K., Szczucka-Lasota B., Wlodarczyk A.: New generation of protective coatings intended for the power industry. J. Mater. Process. Technol. 164 (2005) 850÷855.
• [17] Ji G., Elkedim O., Grosdidier T.: Deposition and corrosion resistance of HVOF sprayed nanocrystalline iron aluminide coatings. Surf. Coat. Technol. 190 (2005) 406÷416.
• [18] Jingde Zhang, Yansheng Yin, Jing Li, Hong Zhang: Fabrication and properties of Fe3Al–Al2O3 graded coatings. J. Mater. Process. Technol. 134 (2) (2003) 206÷209.
• [19] Ji G., Grosdidier T., Liao H. L., Morniroli J. P., Coddet C.: Spray forming thick nanostructured and microstructured FeAl deposits. Intermetallics 13 (2005) 596÷607.
• [20] Racek A.: The effect of HVOF particle-substrate interaction on local variations in the coating microstructure and the corrosion resistance. J. Therm. Spray Tech. 19 (5) (2010) 841÷851.
• [21] Milanti A., Koivuluoto H., Vuoristo P.: Influence of the spray gun type on microstructure and properties of HVAF sprayed Fe-based corrosion resistant coatings. J. Therm. Spray Tech. 24 (7) (2015) 1312÷1322.
• [22] Cheng Y., Wang Q., Xiang J., Yang G., Zhang S., Zhao X.: Wear and corrosion performance of WC–10Co4Cr coatings deposited by different HVOF and HVAF spraying processes. Surface and Coatings Technology 218 (2013) 127÷136.
• [23] Senderowski C., Astachov E., Bojar Z., Borisov Y.: Elementarne mechanizmy formowania powłoki intermetalicznej Fe–Al podczas natryskiwania gazodetonacyjnego. Inżynieria Materiałowa 4 (182) (2011) 719÷724.
• [24] Tabur M., Izciler M., Gul F., Karacan I.: Abrasive wear behaviour of boronized AISI 8620 steel. Wear 266 (2009) 1106÷1112.
• [25] Jankauskas V., Kreivaitis R., Milčius D., Baltušnikas A.: Analysis of abrasive wear performance of arc welded hard layers. Wear 265 (2008) 1626÷1632.
• [26] Verstak A. A., Baranovski V. E.: Dynamic air deposited coatings for power and black liquor recovery boilers. Corrosion’99, NACE International Conference, Paper No. 74 (1999) 75÷82.
• [27] Senderowski C., Bojar Z., Formanek B., Szymański K.: Tribological behaviour of Fe–Al intermetallic coatings obtained by HVOF method. Inżynieria Materiałowa 3 (175) (2010) 390÷393.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.