The FeCuAl-Al2O3 coatings deposited by means of supersonic technique – microstructure and properties

• Autorzy: Kusiński J. , Kac A. , Matteazzi P. , Colella A. , Dosta S. , Fernandez J. , Celis J. P. , Georgiou E.

Warianty tytułu

PL

Powłoki FeCuAl-Al2O3 nanoszone techniką naddźwiękową – mikrostruktura i właściwości

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The basic scientific and technological aim of the research was the generation of nanostructural FeCuAl-Al2O3 coatings having thickness of about 100 μm. The high energy ball milling allowed to produce powders characterized by a fine and homogeneous chemical distribution of elements and an ultrafine (the nanometric size) crystalline structure. A new powerful deposition technology (Supersonic Cold Gas Spray – SCGS) was used to transfer nanophased powder onto the substrate in the form of dense coating with very small or none change of crystal structure and properties. The microstructure and composition of all prepared nanopowders and deposited coatings were investigated using the light microscopy, TEM/HRTEM, STEM, SEM/EDS and XRD techniques. Hardness, Young’s modulus, friction coefficient and wear resistance measurements were carried out on the deposited coatings. It has been found that microstructure of deposited coatings remains that of the powder used for deposition. Thanks to nanophase structure, with an appropriate balance of hard and soft phases, the SCGS coatings exhibited better tribological properties than that of the examined benchmark materials.

PL

Naukowym i technologicznym celem badań było wytworzenie nanostrukturalnych powłok FeCuAl-Al2O3 o grubości ok. 100 μm. Nanoproszki charakteryzujące się strukturą krystaliczną i równomiernym rozmieszczeniem składników otrzymywano, stosując wysokoenergetyczną syntezę mechaniczną. Proszek o strukturze nanokrystalicznej był nanoszony na podłoże bez istotnych zmian jego struktury i właściwości. Wykorzystano nową technologię naddźwiękowego natryskiwania zimnym gazem (SCGS) pozwalającą uzyskiwać powłoki o dużej gęstości. Mikrostrukturę oraz skład chemiczny nanoproszków i nanoszonych powłok analizowano, wykorzystując mikroskopię świetlną, TEM/HRTEM, STEM, SEM/EDS oraz XRD. Ponadto mierzono twardość, moduł Younga, współczynnik tarcia oraz odporność na ścieranie powłok. Przeprowadzone badania wykazały, że mikrostruktura powłok odpowiada strukturze nanoszonych proszków. Dzięki nanostrukturalnej budowie powłok, właściwej proporcji faz twardych i miękkich, natryskiwane zimnym gazem powłoki wykazują lepsze własności tribologiczne od materiału porównawczego.

Słowa kluczowe

EN

high energy ball milling; cold gas spray; FeCuAl-Al2O3 coatings; microstructure; hardness; wear resistance

PL

synteza mechaniczna; natryskiwanie zimnym gazem; powłoki FeCuAl-Al2O3; mikrostruktura; twardość; odporność na ścieranie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 6
• Strony: 576--579
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Kusiński J.

• AGH University of Sciences and Technology, Krakow, Poland

autor

Kac A.

• AGH University of Sciences 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

Celis J. P.

• Catholic University of Leuven, Dept. MTM, Leuven, Belgium

autor

Georgiou E.

• Catholic University of Leuven, Dept. MTM, Leuven, Belgium

Bibliografia

• [1] Lima R. S., Marple B. R.: From APS to HVOF spraying of conventional and nanostructured titania feedstock powders: A study on the enhancement of the mechanical properties. Surface & Coatings Technology 200 (2006) 3428÷3437.
• [2] Lin J. et al.: Structure and properties of selected (Cr-Al-N, TiC-C, Cr-B-N) nanostructured tribological coatings. lnt. Journal of Refractory Metals & Hard Materials 28 (2010) 2÷14.
• [3] Hosono H.: Nanomaterials. Elsevier Science Publishers (2006) ISBN 978-0-08-044964-7.
• [4] Kollo L. et al.: Investigation of planetary milling for nanosilicon carbide reinforced aluminum metal matrix composites. Journal of Alloys and Compounds 489 (2010) 394÷400.
• [5] Fauchais P., Vardelle A., Dussoubs B.: Quo vadis thermal spraying. Review paper. J. Therm. Spray Technol. 10 (2001) 44÷66.
• [6] Pawlowski L.: The science and technology of thermal spray coatings. New York, Wiley (1995).
• [7] Fauchais P., Montavon G.: Thermal and cold spray: Recent developments. Key Engineering Materials 384 (2008) 1÷59.
• [8] Alkimov A. P., Kosarev V. F., Papyrin A. N.: A method of cold gas-dynamic deposition. Dok1.Akad. Nauk. SSSR 315 (5) (1990) 1062.
• [9] Assai H. et al.: Bonding mechanism in cold gas spraying. Acta Materialia 51 (2003) 4379÷4394.
• [10] Formanek B. et al.: Intermetallic alloys with ceramic particles and technological concept for high loaded materials. Journal of Materials Processing Technology 162-163 (2005) 46÷51.
• [11] Fervel V., Normand B., Coddet C.: Tribological behaviour of plasma sprayed A120,-based cermet coatings. Wear 230 (1999) 70.
• [12] Basak A. K. et al.: Structure and mechanical properties of plasma sprayed nanostructured alumina and FeCuAl-alumina cermet coatings. Surface & Coatings Technology 202 (2008) 2368÷2373.

Uwagi

EN

This work was done in the FR7 2009+20l3 of an European project SUPERSONIC (Grant Agreement no: CP-IP 228814-2).