Mikrostrukturalne aspekty przetapiania warstw węglikowych natryskiwanych plazmowo.

• Autorzy: Nitkiewicz Z. , Iwaszko J. , Dudek A.

Warianty tytułu

EN

Microstructural aspects of remelting plasma-sprayed carbide layers.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Mikro- i rentgenostrukturalnym badaniom poddano warstwy ceramiczne oparte na węglikach chromu i wolframu. Powłoki przetapiano stosując zróżnicowaną metodykę obróbki: od jedno- i wielokrotnej obróbki łukiem ciągłym mikroplazmy przez przetopienie impulsowe, po obróbkę metodą spawalniczą TIG. Ze względu na charakter powłok natryskiwanych plazmowo (znaczna porowatość i chropowatość, stosunkowo mała przyczepność do podłoża, niejednorodność chemiczna i fazowa, warstwowy charakter budowy) główny nacisk położono na skojarzenie zmian strukturalnych i morfologicznych w przetapianym materiale powłokowym z parametrami obróbki, by przy zachowaniu unikalnych własności ceramicznego i cermetalowego materiału pozyskać tworzywo pozbawione typowych dla natrysku plazmowego wad. Badania strukturalne wykonane metodą mikroskopii optycznej i skaningowej wykazały wystąpienie korzystnych zmian zarówno w obrębie powłoki, jak też w miejscu spojenia warstwy z podłożem. Redukcja porowatości (otwartej i zamkniętej), ujednorodnienie składu chemicznego, wygładzenie powierzchni, wytworzenie granicznej strefy pośredniej zespalającej powłokę z podłożem, to najważniejsze efekty towarzyszące obróbce. Na podkreślenie zasługuje ponadto możliwość wytwarzania układu o cechach warstwowego materiału kompozytowego. Niniejsza praca jest kontynuacją badań prowadzonych na natryskiwanych cieplnie i przetapianych mikroplazmą powłokach tlenkowych (Al2O3, ZrO2, Cr2O3) rozpoczętych na początku lat dziewięćdziesiątych w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej.

EN

Ceramic layers based on chromium and tungsten carbides were subjected to macro- and microstructural examinations. The coatings were remelted using diverse methods of treatment, ranging from a single and multiple treatment with continuous micro-plasma arc, through impulse remelting, to a treatment by the TIG welding method. Due to the nature of plasma-sprayed coatings (considerable porosity and coarseness, relatively low adherence to the substrate, chemical and phase inhomogeneity, and the laminar nature of structure), a major stress was placed on coupling structural and morphological changes in the coating material being remelted with treatment parameters so that a material can be obtained which will be free of shortcomings typical for the plasma spraying process, while retaining the unique properties of a ceramic and cermetallic material. Structural examinations performed by the optical and scanning microscopy showed the occurence of favuorable changes both within the coating and in the layer-substrate bonding area. Reduce porosity (both open and closed ones), uniformity of the chemical composition, smoothened surface, and the formation of an intermediary boundary layer bonding the coating with the substrate are the main effects resulting from the treatment. A possibility of making a system with the characteristics of a laminar composite material is also noteworthy. The present work is a continuation of studies conducted on the heat-sprayed and micro-plasma remelted oxide coatings (such as Al2O3, ZrO2, Cr2O3) commenced in early 90's in the Materials Engineering Institute of the Technical University of Częstochowa.

Słowa kluczowe

PL

warstwa węglikowa; warstwa natryskiwana plazmowo; przetapianie; mikrostruktura; węglik chromu; węglik wolframu; porowatość; mikroskopia optyczna; mikroskopia skaningowa

EN

carbide layer; plasma-sprayed layer; remelting; microstructure; chromium carbide; tungsten carbide; porosity; optical microscopy; scanning microscopy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 1998
• Tom: R. XIX, nr 6
• Strony: 1348--1352
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Nitkiewicz Z.

• Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej

autor

Iwaszko J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej

autor

Dudek A.

• Instytut Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Dziubiński J., Klimpel A.: Napawanie i natryskiwanie cieplne, WNT. Warszawa, 1985
• [2] Sivakumar R., Mordike B. L.: High temperature coatings for gas turbine blades: a review, Surface and Coatings Technology, 37, 1989,139-160
• [3] Herman H.. Sampath S.: Thermal spray coatings, Internet, http://doll.eng.sunysb.edu/thermal/article1.html
• [4] Babul W., Babul T.: Powłoki detonacyjne, Materiały III Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej „Obróbka Powierzchniowa, Częstochowa-Kule, 9-12.10.1996, 431-443
• [5] Apelian D., Paliwal M., Smith R. W., Schilling W. F. Melting and solidification in plasma spray deposition -phenomenological review. International Metals Reviews. Vol. 28, 1983, No 5, 271 294
• [6] Bernecki T.: A unique BIRL plasma spray technology for corrosion and wear-resistant coating. Internet, http://129.105.72.53/birlhtml/ birl/sppsts.html /birl/sppsts.html
• [7] Cuetos J. M., Fernandez E., Vijande R., Rincon A., Perez M. C., Plasma-sprayed coatings treated with lasers: tribological behaviour of C1₂O3, Wear, 169. 1993,173-179
• [8] Iwamoto N., Umesaki N., Endo S.: Laser treatment of plasma-sprayed ceramic coatings, Proc. 11th Int.Thermal Spraying Conf., Montreal, Canada, 8–12.09.1986, Pergamon, Oxford, 563 – 568
• [9] Havrda M., Volenik K., Wagner J., Mraz P.: Laser treatment of plasma sprayed zirconium silicate coatings, Proc. 11th Int. Thermal Spraying Conf., Montreal, Canada, 8-12.09.1986, Pergamon, Oxford, 569-575
• [10] Sivakumar R., Mordike B. L.: Laser melting of plasma sprayed ceramic coatings, Surface Engineering, Vol. 4, No. 2, 1988, 127-140
• [11] Kobylańska-Szkaradek K.: Laserowa modyfikacja struktury i własności warstw ceramicznych wytworzonych na wybranych stopach specjalnych Materiały 14-th International Scientific Conference „Advanced Materials and Technologies”, Zakopane, 17-21 May, 1996, 67-76
• [12] Nitkiewicz Z., Jeziorski L., Iwaszko J.: Powierzchniowe warstwy tlenkowe i węglikowe przetapiane plazmowo, (Materiały II Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej „Inżynieria Powierzchni ‘96”, Radom-Krynica), Problemy Eksploatacji, 4, 1996, 403–411
• [13] Iwaszko J., Nitkiewicz Z., Jeziorski L.: Ceramiczne warstwy powierzchniowe przetapiane plazmowo, Materiały I Krajowej Konferencji Naukowej „Materiałoznawstwo-Odlewnictwo-Jakość” Kraków, 20-22.02.1997, t. 1, 117–122
• [14] Nitkiewicz Z., Iwaszko J., Jeziorski L.; Struktura i morfologia warstw natryskiwanych plazmowo po obróbce łukiem mikroplazmy, Materiały Sympozjum „Krzepnięcie metali i stopów”, Jawor 29 30.11.1996. „Krzepnięcie metali i stopów”, 1996, Nr 27, PAN, 101–106
• [15] Nitkiewicz Z., Iwaszko J.: Structural investigations of plasma sprayed and remelted ceramic coatings, Proc. 5th European Conf. on Advanced Materials and Processes and Applications – EUROMAT 97, Maastricht, Holland, 21–23 April 1997, Vol. 3, 261–264
• [16] Nitkiewicz Z., Iwaszko J.: Surface Treatment of Ceramic Coatings By Means of Small Diameter Plasma Arc, 11th International Conf. Surface Modification Technologies, Paris 8-10 September 1997, Met. Final Program/Abstract, 35