Mechanism of Solidification under Meta-Stable Condition for Fe-Al Particle Sprayed by the Detonation Method

• Autorzy: Senderowski C. , Pawłowski A. , Wołczyński W.

Warianty tytułu

PL

Mechanizm krystalizacji w warunkach metastabilnych dla cząstki Fe-Al natryskiwanej metodą detonacyjną

• Konferencja: Ogólnopolskie Sympozjum Naukowo-Techniczne "Nowe osiągnięcia w badaniach inżynierii korozyjnej" (15 ; 24-26.11.2010 ; Jastrząb-Poraj, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Particles of the Fe-Al type (less than 50 žm in diameter) were sprayed onto 045 steel substrate by means of the detonation method. The particles contained 15, 49 and 63 at.% Al, respectively. A single particle containing 63 at.% Al was subjected to the detailed analysis. The TEM and SAED techniques revealed in the sprayed particle three sub-layers of: an amorphous phase EA, periodically situated lamellae of the FeAl + Fe2Al5 phases, and a nonequilibrium phase EN. As a result of the spraying a solid / liquid system was formed: substrate / melted particle part / non-melted particle part. A hypothesis dealing with the solidification mechanism of such a single particle (partially melted) and with nominal composition N0 = 0.63 (63 at. is presented. The solidification mechanism is referred to the Fe-Al meta-stable phase diagram shown schematically. A melted part of particle solidified rapidly according to the phase diagram of meta-stable equilibrium and at a significant deviation from the thermodynamic equilibrium. The solidification occurred simultaneously in two directions: towards a substrate and towards an air.

PL

Natryskiwaniu poddano cząstki Fe-Al (o średnicy mniejszej niż 50 žm). Natryskiwano je na podłoże ze stali 045 przy użyciu metodydetonacyjnej. Cząstki zawierały odpowiednio 15, 49 oraz 63 at.% Al. Szczegółowej analizie poddano cząstkę zawierającą 63 at.% Al. Zastosowane techniki TEM oraz SAED ujawniły istnienie trzech podwarstw w analizowanej cząstce: podwarstwę fazy amorficznej EA, periodycznie usytuowane płytki faz FeAl + Fe2Al5, oraz podwarstwę nierównowagowej fazy, EA będące wynikiem krystalizacji. Zatem, w wyniku zastosowanego natryskiwania ukształtował się system faza stała / faza ciekła, tj.: podłoże / stopiona część cząstki / niestopiona część cząstki. W pracy przedstawiono hipotezę wyjaśniającą mechanizm krystalizacji stopionej części cząstki o stężeniu nominalnym N0 = 0,63 (63 at.% Al). Mechanizm krystalizacji jest odniesiony do diagram fazowego równowagi metastabilnej Fe-Al opracowanego schematycznie. Stopiona część cząstki krystalizowała gwałtownie zgodnie z diagramem fazowym równowagi metastabilnej i w znacznym odchyleniu od równowagi termodynamicznej stabilnej. Krystalizacja przebiegała równocześnie w dwu kierunkach: w kierunku podłoża i w kierunku otoczenia.

Słowa kluczowe

EN

Fe-Al coating; D-gun spraying; meta-stable solidification; steel substrate

PL

powłoka Fe-Al; natryskiwanie detonacyjne; krystalizacja metastabilna; podłoże stalowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2010
• Tom: nr 11
• Strony: 520--523
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., il.

Twórcy

autor

Senderowski C.

autor

Pawłowski A.

autor

Wołczyński W.

• Military University of Technology, Warszawa, Poland,

Bibliografia

• 1. Hong-Tao Wang, Chang-Jiu Li, Guan-Jun Yang, Cheng-Xin Li, Qiang Zhang, Wen-Ya Li, Journal of Thermal Spray Technology 16 (2007) 669.
• 2. S.C. Deevi, V.K. Sikka, C.J. Swindeman, R.D. Seals, J. of Materials Science 32 (1997) 3315.
• 3. J.R. Nicholls, D.J. Stephenson, Intermetallics Compounds, Principles & Practice, v.2 (1994) 489.
• 4. S. Kobayashi, T. Yakou, Mat. Sci. Eng. A338 (2002) 44.
• 5. B. Xu, Z. Zhu, S. Ma, W. Zhang, W. Liu, Wear 257 (2004) 1089.
• 6. J.M. Guilemany, C.R.C. Lima, N. Cinca, J.Rurface & Coating Technology, 201 (2006) 2072.
• 7. C. Senderowski, Z. Bojar, Int. J.of Applied Mech. and Eng., vol. 9 (2004) 65.
• 8. J.Xia Surface Engineering, vol. 21, No 1 (2005) 6.
• 9. Terry C. Totemeier, Richard N. Wright, W. David Swnk, Intermetallics 12 (2004) 1335.
• 10. G. Ji, T. Grosdidier, H-L. Liao, J.-P. Morniroli, C. Coddet, Intermetallics 13 (2005) 596.
• 11. J. Yang, P. La, W. Liu, Q. Xue, Wear 257 (2004) 104.
• 12. B. Szczucka-Lasota, B. Formanek, A. Hernas, J. Mater. Proc. Techn. 164-165 (2005) 930.
• 13. Jingde Zhang, Yansheng Yin, Jing Li, Hong Zhang, J. of Materials Processing Technology 134 (2003) 206.
• 14. Z. Bojar, C. Senderowski, T. Czujko, R.A. Varin, Wear and Erosion Resistance of Fe-AlBased Intermetallic Coatings Obtained by a Gas Detonation Method. Proc. Of 13th Canadian Materials Science Conference, Sudbury, Ontario, Canada, (2001).
• 15. T. Grosdidier, A. Tidu, H-L. Liao, Scripta Mater. 44 (2001) 387.
• 16. C. Senderowski, Z. Bojar, Surface & Coatings Technology, 202 (2008) 3538.
• 17. C. Senderowski, Z. Bojar, W. Wołczyński, G. Roy, T. Czujko, Archives of Metallurgy and Materials, 52 (2007) 569.
• 18. E. Kadyrov, Journal of Thermal Spray Technology, vol. 5(2) (1996) 185.
• 19. E. Kadyrov, V. Kadyrov, Journal of Thermal Spray Technology, vol. 4(3) (1995) 280.
• 20. E. Kadyrov, V. Kadyrov, Advanced Materials & Processes, 8 (1995) 21.
• 21. C. Senderowski, Z. Bojar, W. Przetakiewicz, Archives of Foundry Engineering, vol. 7 (2007) 147.
• 22. C. Senderowski, Z. Bojar, Influence of Detonation Gun Spraying Conditions on the Quality of the Fe-Al Intermetallic Protective Coatings in the Presence of NiAl and NiCr Interlayers, 16th Congress International Federation for Heat Treatment and Surface Engineering, Brisbane, Australia, (2007).
• 23. O. Kubaschewski, Iron Binary Phase Diagram, Springer - Verlag, Berlin 1982, p. 5.
• 24. T. Umeda, T. Okane, W. Kurz, Acta Mater., 44 (1996), 4209.
• 25. W. Wołczyński, E. Guzik, D. Kopyciński, T. Himemiya, J. Janczak-Rusch, Mass Transport during Diffusion Soldering or Brazing at the Constant Temperature, Proceedings of the 13th International Heat Transfer Conference - Sydney, Australia ed. begell house, inc. publishers, eds. G.deVahl Davis & E.Leonardi, CD, (2006), MST-11, 12 pages.
• 26. M.J. Aziz, Journal of Applied Physics, 53 (1982), 1158.
• 27. W. Wołczyński, Theory of Solute Segregation - Application to Diffusion Soldering and to Ceramic Spraying on Metallic Substrate, Chapter 4. in: Recent Research Developments in Materials Science, ed. S.G. Pandalai, Research Signpost - Trivandrum, Kerala (India), (2003), 541-584.