Wzbogacanie warstwy wierzchniej stopu AlMg3 przez przetop laserowy niklowo-krzemowego osadu elektrolitycznego

• Autorzy: Dziadoń A. , Konieczny M. , Gajewski M.

Warianty tytułu

EN

Surface alloying of AlMg3 alloy by laser melting treatment of nickel-silicon electrodeposit

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Płaskie próbki ze stopu PA11 (AlMg3) pokryto elektrolitycznie warstwą niklu i krzemu. Następnie warstwa osadu elektrolitycznego oraz powierzchnia substratu (AlMg3) były równocześnie topione przy pomocy lasera. Proces prowadzono ścieżkami indywidualnymi lub sukcesywnie wykonywanymi ścieżkami nakładającymi się częściowo na siebie. Gdy osad Ni-Si posiadał grubość 0,02 mm do 0,03 mm podczas stopowania zachodziła synteza związku międzymetalicznego Al3Ni. Obróbka laserowa nachodzącymi na siebie o 50% ścieżkami laserowymi powodowała utworzenie bardzo drobnej, komórkowej mikrostruktury, której ścianki tworzył Al3Ni, a osnową był roztwór stały. Warstwa stopowana połączona była z podłożem (AlMg3) metalurgicznie, była jednorodna, nie posiadała porów ani pęknięć, lecz charakteryzowała się umiarkowanym wzrostem twardości (120 mu HV w porównaniu z 70 mu HV AlMg3). Przetopy warstwy Ni-Si o grubości 0,10 mm osadzonej elektrolitycznie na powierzchni AlMg3, nachodzącymi na siebie o 50% ścieżkami laserowymi, prowadziły do wzrostu udziału objętościowego Al3Ni w laserowo formowanej mikrostrukturze. Dzięki wyższej koncentracji niklu w strefie topienia, zachodzi synteza związku międzymetalicznego Al3Ni2, fazy o wysokiej twardości. Niestety, porowatość warstwy wierzchniej była efektem towarzyszącym procesowi stopowania przez przetapianie laserowe grubej (0,10 mm) warstwy osadu Ni-Si. Prawdopodobnie przyczyną porowatości jest intensywne parowanie magnezu. Wyniki mikroanalizy wskazują, że spadek zawartości magnezu w laserowo przetapianej strefie próbek rzeczywiście ma miejsce.

EN

Plates of commercial PA11 alloy (AlMg3) were electrolytically coated with nickel and silicon. Electrodeposited layer and surface of the substrate material (AlMg3) were then simultaneously laser melted through a single laser pass or partially overlapping succesive laser passes. If Ni-Si coating was 0,02 mm to 0,03 mm thick, Al3Ni intermetallic compound as a result of laser alloying was synthesized. Laser processing with overlapping rate of 50 pct produces very fine cellular microstructure made of Al3Ni walls in solid solution matrix. Alloyed layer was metallurgically bonded to the AlMg3 substrate, uniform, free from pores and cracks but exhibits moderate increase in the hardness (120 mu HV compared to 70 mu HV for AlMg3). Melting with 50 pct overlapped passes layer of Ni-Si 0,10 mm thick electrodeposited on the AlMg3 substrate leads to increase of the Al3Ni volume fraction in the laser formed microstructure. Because of higher nickel concentration in the melted zone Al3Ni2-phase of high hardness was synthesized. Unfortunately, porosity of the surface layer was a concomitant effect of the alloying by laser melting of a thick (0.10 mm) Ni-Si electrodeposit. It is suggested that porosity results from intensive magnesium evaporation. In fact, microanalysis indicates decrease in the magnesium content in the laser-melted area of specimens.

Słowa kluczowe

PL

wzbogacanie warstwy wierzchniej; stop; przetop laserowy niklowo-krzemowy; osad niklowo-krzemowy elektrolityczny; obróbka laserowa; obróbka laserowa z nachodzącymi na siebie ścieżkami laserowymi

EN

surface alloying; alloy; laser melting treatment; nickel-silicon electrodeposit; laser processing; laser processing with overlapping rate

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2003
• Tom: R. XXIV, nr 2
• Strony: 84--88
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziadoń A.

• Politechnika Świętokrzyska

autor

Konieczny M.

• Politechnika Świętokrzyska

autor

Gajewski M.

• Politechnika Świętokrzyska

Bibliografia

• 1. Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali, Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 1995
• 2. Kusiński J.: Lasery i ich zastosowanie w inżynierii materiałowej, Wyd. Naukowe „Akapit", Kraków 2000
• 3. Das D. K., Paradkar A. G., Mishra R. S.: Microstructure and Creep Behaviour of Laser Surface Alloyed Aluminium, Scripta Metali, et Materialia, 26, (1992) 1211-1214
• 4. Das D. K., Prasad K. S., Paradkar A.G.: Evolution of Microstrcture in Laser Surface Alloying of Aluminium with Nickel, Mat. Sc. Eng. A174, (1994) 75-84
• 5. Gaffet E., Pelletier J. M., Bonnet-Jobez S.: Laser Surface Alloying of Ni Film on Al-Based Alloy, Acta Metali., 37, (1989) 3205-3215
• 6. Houndri A., Polymenis S., Chryssoulakis Y., Pantelis D.: Laser Melting Treatment by Overiapping Passes of Preheated Nickel Electrodeposited Coatings on Al-Si Alloy, Metallurgical Transactions A, 23A, (1992) 1801-1806
• 7. Das D.K., Manish Roy, Singh A. K., Sundararajan G.: Microstructural Characterisation of Alloyed Surface Layers ofan Al-Si Alloy Laser Alloyed with Nickel and Titanium, Mater. Sc. Techn., 12, (1996) 295-306
• 8. Pierantoni M., Wagniere J.D., Blank E.: Improvement in the Surface Properties of Al-Si Alloys by Laser Surface Alloying, Mat. Sc. Eng. A110, (1989) L17-L21
• 9. Massalaski T. B.: Binary Alloy Phase Diagrams, ASM Metals Park 1986, vol 1, p. 140
• 10. Khadkikar P.S., Locci I.E., Vedula K., Michał G.M.: Transformation to Ni5Al3 in a 63.0 At. Pet Ni-Al Alloy, Metallurgical Transactions A, 24A (1993), 83-94
• 11. Wesołowski K.: Metaloznawstwo t. III, Państwowe Wyd. Techniczne, Warszawa 1957, str. 138 i 175
• 12. Venkat S., Albright C.E., Ramasamy S., Hurley J.P.: CO2 Laser Beam Welding of Aluminium 5754-0 and 6111-T4 Alloys, Welding Journal, 76, (1997) 2, 275-282
• 13. Pastor M., Shao H., Martukanitz R.P., Debroy T.: Porosity, Underfill and Magnesium Loss during Continuous Wave Nd:YAG Laser Welding of Thin Plates of Aluminium Alloys 5182 and 5754, Welding Journal, 78, (1999) 6, 207-216
• 14. Klimpel A.: Zastosowanie lasera diodowego dużej mocy do spawanania i napawania. Przegląd Spawalnictwa, 73, (2001) 6, 1-6
• 15. Song I., Thadhani N. N.: Shock-lnduced Chemical Reactions and Synthesis of Nickel Aluminides, Metallurgical Transactions A, 23A, (1992) 41-48
• 16. Cieślak M. J., Feurschbach P.W.: On Weldability, Composition and Hardness of Pulsed and Continuous Nd YAG Laser Welds in Aluminium Alloys 6061, 5456 and 5086, Metallurgical Transactions B, 19B (1988) 319-329
• 17. Kaczmar W., Kozerski S.: Badanie reakcji egzotermicznej w proszkach powlekanych Ni-Al, stosowanych w procesie natryskiwania cieplnego. Inżynieria Materiałowa, 7 (1986) 6, 158-161
• 18. Susan D.F., Misiolek W. Z., Marder A.R.: Reaction Synthesis of Ni-Al Based Particie Composite Coatings, Metallurgical and Materials Transactions A, 32A, (2001) 379-390