Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

D-gun Sprayed Fe-Al Single Particle Solidification

Wołczyński W., Senderowski C., Morgiel J., Garzeł G.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

211--220

EN

Some Fe-Al particles less than 50 μm in diameter were deposited onto the steel substrate by means of the D-gun spraying. A solidification mechanism of an individual particle is described. The particle subjected to the description contained nominally 63 at.% Al. The description was preceded by the TEM / SAED analysis of both the Fe-Al coating and Ni-20Cr interlayer. The whole number of the analyzed particles was partially melted during the deposition. The solidification products like: amorphous phase sub-layer, oscillatory sub-layer which contains two types lamellae distributed alternately and typically non-equilibrium phase sub-layer were revealed. In the micro scale, solidification was considered as a process which occurred in two directions: towards the substrate and towards the non-melted particle part. Both solidification processes underwent the positive thermal gradients. The boron addition was localized within the eutectic precipitates pushed and then rejected by the solid/liquid interface of the solidifying non-equilibrium phase. The proposed model is a general one and therefore can be applied to other systems ;description.

PL

Cząstki proszku Fe-Al niniejsze niż 50 μm w średnicy zostały osadzone detonacyjnie na podłożu stalowym. Opisuje się mechanizm krystalizacji pojedynczej cząstki. Cząstki poddane opisowi zawierały nominalnie 63 aL% Al. Opis poprzedzono badaniami struktury metodą TEM / SAED dotyczącymi zarówno powłoki Fe-Al jak i między warstwy Ni-20Cr. Wszystkie analizowane cząstki były częściowo nadtopione podczas osadzania. Zidentyfikowano produkty krystalizacji takie jak: podwarstwę amorficzną, podwarstwę oscylacyjną zawierającą periodycznie ułożone pły tki dwu faz oraz podwarstwę zawierającą fazę typowo nierównowagową. W mikroskali proces wzrostu faz jest analizowany jako zachodzący w dwu kierunkach: w stronę podłoża i w stronę niestopionej części cząstki. Obydwa procesy wzrostu zachodziły w obecności dodatniego gradientu temperatury. Bor dodany do powłoki został zlokalizowany w eutektyce odepchniętej przez front krystalizacji fazy typowo nierównowagowej. Proponowany model ma charakter ogólny i może być zastosowany do opisu innych systemów.

2

Detonation deposited Fe-Al coatings. Part II: Transmission electron microscopy of interlayers and Fe-Al intermetallic coating detonation sprayed onto the 045 steel substrate

Pawłowski A., Senderowski C., Wołczyński W., Morgiel J., Major Ł.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 1

71-79

EN

The microstructure of detonation gaseous sprayed (DGS) transition layers of Ni(Al), Ni(Cr) and subsequent coating of Fe-Al intermetallic phases deposited on the 045 steel were studied in the paper using transmission electron microscopy. In order to identify phases in the particular interlayers the selected area electron diffraction (SAED) and an energy dispersive X-ray microanalysis (EDX) were applied. It was found that the Ni(Al) interlayer contained basically pure nickel with a small fraction of NiAl phase. The Al based amorphous phase was also observed its area in the form of bands. The Ni(Cr) interlayer basically contained Ni-rich small grains. Pure chromium in the Ni matrix appeared in the vicinity of Fe-Al coating in the shape of bow-like bands, parallel to the coating. The boundary between the Ni(Cr) layer and the Fe-Al coating revealed abrupt decrease of the Ni content in the coating at simultaneous rapid increase of the Fe amount. Improper Al/Cr ratio within the Ni matrix seems to be responsible for the formation of Al-oxides and the bands of almost pure Cr and Ni(Cr) layers and resulting decrease of interlayer adherence.

PL

W pracy analizowano mikrostrukturę złożonej budowy wielowarstwy składającej się z podłoża ze stali węglowej 045 oraz osadzonych detonacyjnie (DGS) na niej warstw pośrednich Ni(Al) i Ni(Cr) oraz powłoki faz międzymetalicznych typu Fe-Al. W celu identyfikacji faz powłoki i warstw pośrednich zastosowano techniki badawcze: dyfrakcji elektronowej (SAED) oraz analizy składu chemicznego faz (EDX) w transmisyjnym mikroskopie elektronowym. Stwierdzono, że warstwa Ni(Al) zawiera przede wszystkim prawie czysty nikiel z małym udziałem fazy NiAl. Oprócz tego w obszarze ziaren Ni występowała faza amorficzna w postaci pasm oparta na Al i O. Obecność niewielkich rozmiarów ziaren bogatych w nikiel stwierdzono również w warstwie Ni(Cr), wewnątrz których znajdowały się pasma czystego chromu. Granica pomiędzy Ni(Cr) oraz powłoką Fe-Al wykazywała gwałtowny spadek zawartości niklu przy jednoczesnym silnym wzroście żelaza. Obecność tlenków aluminium oraz pasm bogatych w chrom wynikała z niewłaściwych proporcji Al/Cr podczas przygotowania wielowarstw i wpływała negatywnie na ilość mikropęknięć i porów oraz wynikającą z tego adhezję pomiędzy poszczególnymi warstwami.

3

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

Senderowski C., Pawłowski A., Wołczyński W.

Ochrona przed Korozją

|

2010

|

nr 11

520-523

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.

4

Wpływ obróbki cieplnej na właściwości tribologiczne powłok typu Fe-Al natryskanych z metalizacyjnego strumienia naddźwiękowego metodą detonacyjną

Senderowski C., Łodziński K., Bojar Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1220-1225

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań struktury i właściwości tribologicznych powłok intermetalicznych typu Fe-Al z udziałem warstw pośrednich NiAl i NiCr, natryskanych z metalizacyjnego strumienia naddźwiękowego metodą detonacyjną i poddanych obróbce cieplnej w 750°C, odpowiednio przez 25, 50 i 100 godz. w próżni. Stwierdzono wyraźną tendencję zmniejszania się stopnia porowatości powłok Fe-Al wraz z czasem wygrzewania, przy jednoczesnym ujednorodnieniu struktury spowodowanym intensywnym zdrowieniem, bez oznak rekrystalizacji. Wygrzewane powłoki Fe-Al zachowują wysoki poziom umocnienia ze względu na wysoki stopień uporządkowania struktury, pomimo spadku mikrotwardości wywołanego relaksacją naprężeń podczas wygrzewania. Wykazano, że wzrost stopnia uporządkowania struktury powłok intermetalicznych typu Fe-Al wpływa na poprawę ich właściwości tribologicznych w warunkach zużywania z udziałem luźnego ścierniwa.

EN

The results of the structure and tribological properties investigations of Fe-Al. type intermetallic coatings in the presence of NiAl or NiCr interlayers are presented in the paper. The coatings have been sprayed with supersonic metallization stream by DGS method and heat treated in vacuum conditions at 750°C for 25, 50 and 100 hours, respectively. The porosity reduction and the structure homogenization due to intensive recovery without recrystallisation signs were found in the Fe-Al type coatings with heating time increasing. Long-time heated Fe-Al type coatings have kept high strengthening level due to high degree of structure ordering, despite the fact that microhardness decreased as a result of residual stresses reduction during heating. It has also been proved that high degree of the structure ordering prevented after longtime heating of Fe-Al type intermetallic coatings resulted in increasing of their tribological properties during abrasive test.

5

Detonation deposited Fe-Al coatings. Part I Morphology of Ni(Al) and Cr(Ni) transition layers and coatings of Fe-Al type sprayed onto carbon steel substrate

Pawłowski A., Senderowski C., Bojar Z., Faryna M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 4

1061-1071

EN

The microstructure of transition layers of Ni(Al) - pure Ni with Al and NiAl particles as well as Cr(Ni) - pure Cr in the Ni matrix, occurred between the coating of Fe-Al type intermetallic phases and the 045 carbon steel substrate was analysed in the present work. The investigations were aimed at the adherence of transition layers and the outer coating deposited with the detonation-gas spraying. The structure was examined using the methods of scanning (SEM) and transmission electron (TEM) microscopies as well as the analysis of chemical composition in microareas (EDS). Silica grains at the boundary of the substrate and the layer of Ni(Al), aluminium oxide at the boundary and inside the Ni(Al) layers, an Al based AlNiOx phase, columnar crystals at the boundary of the coating of Fe-Al type phases and an adjacent Cr(Ni) layer were observed. The results were discussed in reference to earlier examinations of bending strength considering cracking and delamination of the coating off the substrate. They were then compared with the state of the boundary between the coating and the steel substrate analysed in former works. It seems, that the substrate boundary free from silica inclusions and the prevention of the formation of aluminium oxides at the boundary of transition layers and the substrate should improve the adherence of the whole multi layer and the coating.

PL

W pracy poddano analizie mikrostrukturę warstw pośrednich: Ni(Al) - czystego niklu z cząstkami Al i faz NiAl oraz warstwy Cr(Ni) - chromu w osnowie Ni, występujących pomiędzy powłoką faz międzymetalicznych typu Fe-Al i podłożem ze stali węglowej 045. Badania wykonano z punktu widzenia przyczyn przyczepności warstw pośrednich i powłoki zewnętrznej, naniesionych przez natryskiwanie detonacyjno-gazowe DGS. Analizę struktury przeprowadzono na podstawie badań metodą skaningowej (SEM) i transmisyjnej mikroskopii (TEM) elektronowej oraz analizy składu chemicznego w mikroobszarach (EDS). Stwierdzono wystąpienie ziaren krzemionki na granicy podłoża z warstwą Ni(Al), obecności ziaren tlenku glinu na granicy i wewnątrz warstw Ni(Al) oraz fazy na bazie glinu AlNiOx i kryształów kolumnowych na granicy powłoki faz typu Fe-Al oraz warstwy Cr(Ni) chromu do niej przylegającej. Wyniki badań mikrostruktury dyskutowano w odniesieniu do rezultatów wcześniejszych pomiarów wytrzymałości na zginanie w aspekcie pękania powłoki oraz delaminacji podwarstwy od podłoża. Porównano je także do stanu granicy powłoki z podłożem stalowym dokonanych w poprzednich pracach. Jest prawdopodobne, iż granice podłoża pozbawione wtrąceń krzemionki oraz zapobieżenie tworzeniu tlenków glinu na granicy warstw pośrednich i podłoża powinno poprawić przyczepność całej multiwarstwy i powłoki.