Przemiany strukturalne warstwy wierzchniej stopu Al-Si za pomocą nadtapiania laserowego w niskiej temperaturze

• Autorzy: Serbiński W. , Zieliński A. , Dziadoń A. , Wierzchoń T.

Warianty tytułu

EN

Structural modifications of surface layer of the AI-Si alloy by laser remelting at low temperature

• Konferencja: Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Obróbka Powierzchniowa" (VI; 20-23.09.2005; Kule k. Częstochowy, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono oryginalną technologię obróbki odlewniczych stopów aluminium polegającą na przetapianiu laserowym powierzchni stopów zanurzonych w ciekłym azocie, jak również próbę wyjaśnienia otrzymanych wyników badań strukturalnych i zużycia. Badano stop Al-Si zanurzony w ciekłym azocie i nadtapiany przy użyciu lasera CO2 przy mocy wiązki lasera od 1500 do 6000 W. Wykonano badania korozyjne techniką potencjodynamiczną w 0,01 M H2S04. Przeprowadzono badania tribologiczne na urządzeniu Skoda-Savine stosując przeciwpróbkę ze stali 45 i określając liczbę obrotów przeciwpróbki do stałej głębokości wytarcia 30 µ. Obserwacje makroskopowe powierzchni przetopionych próbek nie wykazały obecności porów lub pęknięć. Widoczne były granice rozdziału warstwy i materiału rodzimego. W badaniach korozyjnych wszystkie nadtapiane stopy wykazywały niższą gęstość prądu korozyjnego w porównaniu z próbką nieprzetapianą. Najlepszą odporność na zużycie ujawniły próbki przetapiane przy największych mocach. Obserwowane wyniki badań odporności na korozję można wyja.śnić zmniejszeniem niejednorodności elektrochemicznej całej powierzchni w przypadku tworzącej się po nadtopieniu laserowym struktury nanokrystalicznej. Inny ważny czynnik to utrudnienie segregacji powierzchniowej pierwiastków aktywnych elektrochemicznie wskutek uniemożliwienia powstawania wielu faz, która powoduje wzrost odporności na korozję. Nadtopienie stopu zwiększa także znacznie szczelność warstwy. Dobrą korelację między wielkością ziarna i odpornością na zużycie ścierne tłumaczyć można wzrostem liczby granic ziaren, a konsekwencji wzrostem oporu stawianemu deformacji plastycznej i umocnieniem warstwy wierzchniej .

EN

The original technology of treatment of cast aluminium alloys based on their laser treatment at cryogenic conditions is presented. The attempt is made to explain results obtained during microstructure examinations, corrosion and wear tests. The Al-Si alloy was cooled to liquid nitrogen temperature and simultaneously laser remelted by CO2 laser at power input ranged between 1500 and 6000 W. The corrosion tests were performed by potentiokinetic technique in 0.01 M H2S04. The wear tests were made by the Skoda-Savine tribometer using the counter-specimen of the 45 steel and measuring the number of rotations necessary to reach the 30 µ wear depth. The microscopic examinations showed neither pores nor cracks. The interfaces between remelted layer and base material were well visible. In corrosion tests all remelted alloys demonstrated lower corrosion current density than that of no-remelted alloy. The best wear resistance was found for alloys remelted at high laser power values. The results of corrosion tests can be attributed to decreasing electrochemical unhomogeneity as a result of creation of nanocrystalline structure by laser remelting at cryogenic conditions. Because the appearance of phase precipitates is hardly possible at such conditions, segregation of electrochemically active elements can be another important factor. The remelting of the alloy increases also the layer tightness. A substantial correlation between grain size and wear resistance can be explained by rising number of grain boundaries followed by increasing resistance to plastic deformation and strengthening of surface layer.

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 26, nr 5
• Strony: 291--293
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Serbiński W.

• Politechnika Gdańska, Katedra Inżynierii Materiałowej

autor

Zieliński A.

• Politechnika Gdańska, Katedra Inżynierii Materiałowej

autor

Dziadoń A.

• Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Metaloznawstwa i Obróbki Cieplnej

autor

Wierzchoń T.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, Zakład Inżynierii Powierzchni

Bibliografia

• [1] Major B., Ciach R., Handzel-Powierża Z., Radziejewska J.: Structure modification by laser remelting of Al-Zn and Al-Fe alloys. Proc. 5th Conf Welding and Melting by Electron and Laser Beams CISFFEL, La Baule, France. E. Charoulet [Ed.], Sacaly, 1993, s. 412.
• [2] Gremaud A., Carrard M., Kurz W.: The microstructure of rapidly solidified Al-Fe alloys subjected to laser surface treatment. Acta Met. Mater. 38, 1980, 2587.
• [3] Major B. Ciach R. et al.: Laser microstructure modification by remelting and alloying of aluminium alloys and steels. Phys. Stat. Sol. (a) 141, 1994, 15.
• [4] Jost N.: Herstellung und Gefüge von Laserverglasten Al-BasisLegierungen. Z. Metallkde 85, 1994, 9.
• [5] Guillemoy F., Prima F. i in.: Ultraviolet laser surface treatment for biomedical applications of β titanium alloys: morphological and structural characterization. Appl. Phys. A 77, 2003, 899.
• [6] Yue T.M., Yu J.K., Mei Z., Man H.C.: Excimer laser surface treatment of Ti-6Al-4V alloy for corrosion resistance enhancement. Mater. Lett. 52, 2002, 206.
• [7] Yue T.M.,Cheung T.M., Man H.C.: The effects of laser surface treatment on the corrosion properties of Ti-6Al-4V alloy in Hank`s solution. J. Mater. Sci. Lett. 19, 2000, 205.
• [8] Czyrska-Filemonowicz A. i in.: Raport badawczy z pracy wykonanej na zlecenie Politechniki Gdańskiej. AGH, 2002.