Badania naprężeń własnych powłok detonacyjnych typu FeAl z udziałem warstw pośrednich NiAl i NiCr

• Autorzy: Senderowski C. , Durejko T. , Bojar Z. , Wołczyński W.

Warianty tytułu

EN

The Residual Stress Investigation of FeAl Coatings in the Presence of NiAl and NiCr Interlayer Deposited by D-gun Spraying

• Konferencja: Inżynieria Powierzchni, INPO 2008 ( VII; 02-05.12.2008; Wisła-Jawornik, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań i analiz efektów zastosowania metody Sachsa-Davidenkowa do pomiarów naprężeń własnych powłok intermetalicznych typu Fe-Al osadzonych metodą detonacyjną na stali 45 z udziałem warstw pośrednich NiAl i NiCr. Stosując zmodyfikowaną metodę Sachsa określono stan rozkładu naprężeń własnych w głąb kolejnych warstw strukturalnych powłok hybrydowych naniesionych metodą detonacyjną na stal węglową 45. Badania strukturalne i właściwości fizykochemicznych powłok obejmujące zagadnienia zmiany morfologii ziaren i niejednorodność składu chemicznego (fazowego) - analizowano wykorzystując skaningową mikroskopię elektronową SEM z mikroanalizą rentgenowską EDS. Stwierdzono, że maksymalna wartość naprężeń własnych (-853, -689 i -619 MPa) występuje bezpośrednio w strefie przypowierzchniowej powłok pośrednich - odpowiednio (NiAl-20, NiAl-5 i NiCr-20 %mas.) i nieco mniejsze wartości (o ok. 200 MPa) odnotowano dla powłok FeAl natryskanych na międzywarstwy NiAl-5 i NiCr-20% mas. Wykazano, że naniesienie powłoki FeAl na wcześniej wytworzone międzywarstwy, wpływa znacząco na stan naprężeń własnych powłok intermetalicznych typu Fe-Al w każdym z rozpatrywanych wariantów technologicznych. Stwierdzono, że zarówno niejednorodność strukturalna, a w efekcie niepowtarzalność właściwości fizykochemicznych poszczególnych składników strukturalnych powłok, są bezpośrednią przyczyną generowania określonego układu naprężeń własnych w badanych powłokach.

EN

The paper presents research results of the application of modified Sachs method for residual stress investigation of D-gun Fe-Al intermetallic coatings deposited on 1045 steel in the presence of NiAl and NiCr interlayers. A modified Sachs method was applied to determine the state of residual stress in successive layers of hybrid coatings deposited on a plain carbon steel substrate by D-gun spraying. The morphology structure and the chemical composition of the coatings, as well as the degree of chemical heterogeneity of the multilayer composite coating system was examined using SEM /EDS analysis. It was found that the maximum amplitude of stress on the surface of interlayer (NiAl-20, NiAl-5 i NiCr-20 %wt) are (-853, -689 and -619 MPa) respectively, and slightly lower values (approximately 200MPa) were recorded for the FeAl coatings deposited on NiAl-5%wt and NiCr- 20%wt interlayers. It has been proved that the depositing of the FeAl coating onto already deposited interlayers considerably influences the residual stresses of the coating/coatings in each of the analysed technical variants. The structural inhomogeneity and, as the result, the uniqueness of physical and chemical properties of individual structural elements of the coatings is the reasons for the residual stresses system generation in the coating.

Słowa kluczowe

PL

metoda Sachsa-Davidenkowa; badanie naprężeń powłok intermetalicznych; warstwy pośrednie NiAl i NiCr

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 6
• Strony: 921--926
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Senderowski C.

autor

Durejko T.

autor

Bojar Z.

autor

Wołczyński W.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Katedra Zaawansowanych Materiałów i Technologii,

Bibliografia

• [1] McKamey C. G., DeVan J. H., Tortorelli P. E., Sikka V. K.: A review of recent development on Fe3Al-based alloys, Journal of Material Research 6 8 (1991) 1779.
• [2] Yang Y, Baker I.: The influence of vacancy concentration on the mechanical behavior Fe-40Al, Intermetallics 6 (1998) 167.
• [3] Morris D. G. and Gunter S.: Strength and ductility of Fe-40Al alloy prepared by mechanical alloying. Materials Science and Engineering,A208 7 (1996).
• [4] Deevi S. C., Sikka V. K., Liu C. T.: Processing, properties and applications of nickel and iron aluminides. Progress in Material Science 42 (1997) 177.
• [5] Xu B., Zhu Z., Ma S., Zhang W., Liu W.: Sliding wear behavior of Fe-Al. and Fe-Al/WC coatings prepared by high velocity arc spraying, Wear 257 (2004) 1089.
• [6] Gros T., Tidu A., Liou D-L.: Nanocrystalline Fe-40Al coating processed by thermal spraying of milled powder, Scripta Materialia . 44 (2001) 387.
• [7] Totemeier T.C., Wright R. N., Swank W.D., FeAl and Mo-Si-B intermetallics coatings prepared by thermal spraying, Intermetallics 12 (2004) 1335.
• [8] Ji G., Grosdidier T., Liao H-L., Morniroli J.-P.: Coddet C. : Spray forming thick nanostructured and microstructured FeAl deposits, Intermetallics 13 (2005) 596.
• [9] Kadyrov E., Kadyrov V.: Gas detonation gun for thermal spraying. Advanced Materials & Processes 8 (1995) 21.
• [10] Kadyrov E., Kadyrov V.: Gas Dynamical Parameters of Detonation Powder Spraying, Journal of Thermal Spray Technology 4 (3) (1995) 280.
• [11] C. Senderowski, Z. Bojar: Gas detonation spray forming of Fe–Al. coatings in the presence of interlayer, Surface & Coatings Technology 202 15 (2008) 3538.
• [12] Senderowski C., Bojar Z., Przetakiewicz W.: Influence of gas detonation spraying conditions on the quality of Fe-Al intermetallic protective coatings, Archives of Foundry Engineering 7 (2007) 147.
• [13] Gawroński Z.: Technologiczna warstwa wierzchnia w kołach zębatych i mechanizmach krzywkowych, Politechnika Łódzka, Monografie (2005).
• [14] Totemeier T. C., Wright K. J.: Residual stress determination in thermally sprayed coatings-a comparison of curvature models and X-ray techniques, Surface & Coating Technology 200 (2006) 3955.
• [15] Wang J., Shrotriya P., Kim K.-S.: Surface residual stress measurement using curvature interferometry, Experimental Mechanics 46 (2006) 39.
• [16] Genzel Ch., Reimers W.: Some new aspects in X-ray stress analysis of thin layers, Surface & Coating Technology 116-119 (1999) 404.
• [17] Sachs G. (Von): Der Nachweis innerer Spannungen in Stangen und Rohren, Zeitschrift fur Metallkunde 19 Jahrgang Heft 9 (1927) 352.
• [18] Senderowski C., Bojar Z., Wołczyński W., Roy G., Czujko T.: Residua stresses determined by the modified Sachs method within gas detonation sprayed coatings of the Fe-Al intermetallic, Archives of Metallurgy and Materials 52 4 (2007) 569.