Intermetaliczne powłoki ochronne otrzymywane przez gazodetonacyjne natryskiwanie samorozpadowych proszków Fe-Al

• Autorzy: Senderowski C. , Bojar Z.

Warianty tytułu

EN

Intermetallic protective coatings obtained by gas-detonation spraying of Fe-Al type self disintegrated powders

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono kompleksową analizę wyników badań intermetalicznych powłok ochronnych otrzymanych poprzez gazodetonacyjne natryskiwanie (GDNP) proszków samorozpadowych na bazie faz międzymetalicznych typu Fe-Al na podłoże z ulepszonej cieplnie stali 45. Wcześniej prezentowane wyniki badań mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego, chropowatości powierzchni i porowatości oraz stabilności cieplnej w wysokiej temperaturze [7, 8], uzupełniono o charakterystykę powłok w zakresie właściwości mechanicznych (pomiary mikrotwardości, naprężeń własnych metodą Sachsa-Davidenkowa), przyczepności - przy zestawieniu trzech różnych metodyk odzwierciedlających odmienny stan obciążenia (zginanie, rozciąganie i ścinanie), a także właściwości tribologicznych (próby ścierania w ruchu posuwisto-zwrotnym). Stwierdzono zadowalającą wytrzymałość adhezyjną powłok dla wszystkich badanych stanów obciążeń (rys. 6, tab. 2), między innymi uwarunkowaną korzystnym rozkładem ściskających naprężeń własnych (rys. 5). Mikrotwardość faz międzymetalicznych Fe-Al w powłoce gazodetonacyjnej (GD) jest nieporównywalnie (średnio ponad dwukrotnie) większa od mikrotwardości tego typu faz w materiałach litych i osiąga poziom (700 ÷ 800) HV0,l (rys. 4), a uśrednioną mikrotwardość powłoki podwyższają cząstki tlenków o twardości dochodzącej do 1200 HV0,l (rys. 4b). Cząstki tlenków rozproszone w uwarstwionej strukturze powłok nie powodują nadmiernego zwiększenia ich kruchości (współczynnik K(IC) dla badanych powłok jest nie mniejszy niż 1,0 MNm^-3/2, czyli nie ustępuje wartościom dla powłok ceramicznych), natomiast nadają powłokom charakter kompozytowy i szczególnie dobre właściwości tribologiczne, wyrażające się wielokrotnie mniejszym zużyciem powłok (a także współpracujących z nimi przeciwpróbek) w porównaniu do litych materiałów intermetalicznych lub żeliwa stopowego, badanych w analogicznych warunkach. Wyjątkowo dobre właściwości tribologiczne wykazuje powłoka z domieszką krzemu, który występując w składzie wtórnego roztworu stałego FeAl zwiększa skłonność tej fazy do tworzenia drobnych mikropęknięć sprzyjających jednak magazynowaniu substancji smarnej i zmniejszeniu zużycia węzła powłoka/przeciwpróbka w warunkach tarcia.

EN

A complex analysis of investigations of intermetallic protective coatings obtained as a result of gas detonation spraying Fe-Al type self-disintegrated powders on quenched and tempered steel substrate is presented in the paper. Earlier shown results of microstructure testing, chemical and phase analysis, surface roughness analysis, porosity and thermal stability testing have been completed with characteristics of coatings in a range of mechanical properties (microhardness, residual stress distribution according to Sachs-Davidenkov method), their adhesion - comparing three different methods reflecting different status of loading (bending, tensile testing and shearing) as well tribological properties (abrasive testing at plain - backward motion). Satisfactory adhesive strength of coatings - resulting from profitable distribution of compressive residual stress (Fig. 5) - was proved for all of three type applied loading. Microhardness of Fe-Al type intermetallic phases is, for gas-detonation sprayed coating, uncomparably (on average over twice) higher than microhardness of the same type bulk intermetallic and achieves a level of (700 ÷ 800) HV0.1 (Fig. 4). Averaged microhardness of coatings is increased by particle of oxides with a hardness of 1200 HV0.1 (Fig. 4b). Particles of oxides dispersed in layered structure of coatings do not cause excessive increasing of their brittleness (K(IC)) coefficient values are not less than 1.0 MNm^-3/2 and they are better than appropriate values for ceramic coatings). However these particles make composite structure of coatings and give them peculiarly good tribological properties - abrasive wear of GD sprayed coatings (as well their counter parts) is repeatedly less than for bulk intermetallic material or alloyed coast iron investigated under the same conditions. Exceptionally good tribological behavior reveals coating with Si addition, which - according to our analysis - being dissolved at FeAl based secondary solid solution improves ability of this phase to form a grid of micro-cracks playing a role of pockets storing lubricant.

Słowa kluczowe

PL

intermetaliczna powłoka ochronna; powłoka ochronna; natryskiwanie gazodetonacyjne; powłoka gazodetonacyjna; właściwości powłok

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 6
• Strony: 880--884
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Senderowski C.

• Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Wojskowa Akademia Techniczna

autor

Bojar Z.

• Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Wojskowa Akademia Techniczna

Bibliografia

• [1] Kadyrov E., Kadyrov V.: Gaś detonation guń for thermal spraying. Advanced Materials & Processes 8/95
• [2] Ziółkowski Z.: Kształtowanie części maszyn strumieniem metalizacyjnym formowanym wybuchem - kinematyka, temperatura i oddziaływanie na podłoże. Rozprawa doktorska, ITWL, Warszawa, 1997
• [3] Burakowski T.: Technika i technologia detonacyjnego nanoszenia powłok, Inżynieria Materiałowa, 4, 1991
• [4] Bojar Z., Komórek Z., Durejko T.: Struktura i właściwości intermetalicznych powłok ochronnych otrzymywanych metodą detonacyjną, Krzepnięcie Metali i Stopów - PAN, Nr 27, 1997
• [5] Senderowski C., Bojar Z., Durejko T., Babul T.: Gazodetonacyjne powłoki ochronne na osnowie faz żelazowo-aluminiowych, Problemy Rozwoju, Produkcji i Eksploatacji Techniki Uzbrojenia, (zeszyt 70), Rynia 1999
• [6] Senderowski C., Bojar Z., Durejko T., Zasada D.: Wpływ struktury i wybranych właściwości technologicznych na wytrzymałość adhezyjna gazotermicznych powłok ochronnych z udziałem faz międzymetalicznych z układu Fe-Al, Inżynieria Materiałowa 5, 1999
• [7] Senderowski C., Bojar Z.: Ocena FeAl jako powłok ochronnych wytworzonych metodą impulsowo-gazotermiczną. Naukowe Aspekty Techniki Uzbrojenia, Materiały - część I, III Międzynarodowa Konferencja Uzbrojeniowa, Waplewo. 2000
• [8] Senderowski C., Bojar Z.: Stabilność cieplna gazodetonacyjnych intermetalicznych powłok ochronnych FeAl, Inżynieria Materiałowa. 6, 2000
• [9] Senderowski C., Bojar Z.: Factors influencing abrasive wear of gaś detonation sprayed FeAl — based intermetallic coatings, International Journal of Applied Mechanics and Engineering, Vol. 9, 2004
• [10] Kupczyk M.: Badania jakości technologicznej twardych powłok na ostrzach skrawających, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji PAN. 16, 1996
• [11] Senderowski C.: Badania właściwości powłok intermetalicznych wytworzonych metodą gazodetonacyjną. Naukowe Aspekty Techniki Uzbrojenia, Materiały — część I, II Międzynarodowa Konferencja Uzbrojeniowa, Waplewo, 1998
• [12] Berndt C.C.: Tensile Adhesion Testing Methodology for Thermally Sprayed Coatings", Journal of Materials Engineering, Vol. 12, (No. 2), 1990.
• [13] Bystrzycki J.: Niekonwencjonalne metody kształtowania mikrostruktury i właściwości stopów na osnowie fazy międzymetalicznej FeAl, praca habilitacyjna - w druku