Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The formation of Al-Si aluminide coatings by pack cementation method on TNM-B1 intermetallic alloy

Woźniak Mateusz, Góral Marek, Kościelniak Barbara

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

79--86

EN

The TiAl intermetallics are the promising material for aerospace application. According to its insufficient oxidation resistance above 900°C the using of protective coatings is necessary. The diffusion aluminide coatings based on TiAl2 or TiAl3 phases permits to formation of alumina scale on the surface of TiAl alloys. The pack cementation with Si doping is one of the most popular method of this type of coatings production. In present article the influence of Si content in the pack, process time and temperature during pack cementation process were investigated. The thickness of obtained coating was in range 20-50 μm. When Si content was higher the formation of titanium silicides was observed using almost all analysed values of process parameters. The results showed that using of 24 wt. % Si containing pack and process parameters: 4h/950°C enables to obtain the coating characterized by optimal thickness and structure. The porosity and cracks in coatings according to TiAl phases brittleness was observed.

PL

Fazy międzymetaliczne TiAl są obiecującym materiałem do zastosowań w lotnictwie. Ze względu na niedostateczną odporność na utlenianie powyżej 900°C konieczne jest stosowanie powłok ochronnych. Dyfuzyjne powłoki aluminidkowe na bazie faz TiAl2 lub TiAl3 pozwalają na tworzenie się zgorzeliny tlenku aluminium na powierzchni stopów TiAl. Aluminiowanie metodą kontaktowo gazową z wprowadzaniem Si jest jedną z najpopularniejszych technik wytwarzania tego typu powłok. W niniejszym artykule zbadano wpływ zawartości Si w powłoce w zależności od czasu trwania procesu oraz temperatury. Grubość otrzymanej powłoki zawierała się w przedziale 20-50 μm. Gdy zawartość Si była wyższa, obserwowano powstawanie krzemków tytanu przy prawie wszystkich analizowanych wartościach parametrów procesu. Wyniki pokazały, że użycie proszku zawierającego 24% wag. % Si oraz czasu i temperatury 4h/950°C pozwala na uzyskanie powłoki charakteryzującej się optymalną grubością i strukturą. Zaobserwowano porowatość i spękania powłok.

2

AlSi alloys for magnetron deposition of the coatings on car exhaust muffers – forecast of technological wear

Kucharska B., Wróbel-Knysak A., Bąkowski A.

Tribologia

|

2017

|

nr 5

23--27

EN

In the production of car exhaust system parts, for protection against corrosion and high-temperature oxidation, alumina and AlSi alloy hot-dip coatings are currently especially effective. The authors of this study are conducting investigations into the application of AlSi alloys made by the traditional casting technology to the fabrication of AlSi PVD coatings by the magnetron sputtering method. For the purposes of the present study, three discs of AlSi alloys were subjected to magnetron sputtering. The assessment of the wear of the discs was made by microscopic observations, by mapping the geometric features and roughness of the disc surface with a profilometer, and by making the statistical analysis of the results by the bootstrap method. A similar degree of wear of discs made of all the examined alloys, expressed as the depth of losses, was shown. It was also fund that the surface of discs of alloys with a higher silicon content was characterized by a lower roughness compared to the AlSi7 alloys. The wear rate of discs in the PVD process was estimated at approx. 150 μm/h.

PL

W produkcji detali układów wydechowych w celu ich ochrony przed korozją i przed wysokotemperaturowym utlenianiem szczególnie skuteczne są ogniowe powłoki aluminiowe i ze stopów AlSi. Autorzy pracy prowadzą badania nad aplikacją stopów AlSi wykonanych tradycyjną technologią odlewania, do wytwarzania powłok PVD metodą magnetronowego rozpylania. Na potrzeby niniejszej pracy rozpylaniu magnetronowemu poddano trzy tarcze ze stopów AlSi. Oceny zużycia tarcz dokonano w obserwacjach mikroskopowych, poprzez odwzorowanie profilometrem geometrycznych cech powierzchni tarcz i chropowatości oraz analizie statystycznej wyników metodą bootstrap. Wykazano podobny stopień zużycia tarcz ze wszystkich stopów wyrażony głębokością ubytków oraz że powierzchnia tarcz ze stopów z większym stężeniem krzemu cechowała mniejsza chropowatość w porównaniu do stopy AlSi7. Szybkość zużycia tarcz w procesie PVD oceniono na ok. 150 μm/h.

3

The abrasion of Al-Si coatings with different silicon crystal morphology, applied in automotive silencers

Wróbel-Knysak A., Kucharska B.

Tribologia

|

2016

|

nr 5

209--218

EN

This paper compares the abrasibility of aluminium-silicon coatings with silicon crystals of various forms. The tests were performed on Al-Si coatings with the chemical composition corresponding to that of hypoeutectic and peritectic silumins (6-10wt% Si), manufactured by hot-dipping on type X2CrTi12 steel and by cold cladding with 60% cold reduction on AlMn1Cu alloy. The hot-dip coatings deposited on X2CrTi12 steel were investigated as made and after a two-stage heat treatment: 420oC/2h/water and 120oC/2h/air. The morphology, shape, and size of silicon crystals in the coatings were studied under a microscope and with the image analysis technique (determining the shape factor among other parameters). Image analysis was also applied to the evaluation of abrasive wear resistance of the coatings using a ball wear test. Their adhesion strength was tested with the scratch test method. The test results indicated that the change in Al-Si coating silicon crystal morphology (from large sharp edged and needle-like to smaller rounded particles) was heat induced, which, compared to the pre-treatment condition, lowered abrasion resistance values and produced a more uniform abrasion loss. This condition was regarded as more desirable in terms of maintaining the coating continuity during drawing, with no risk of spalling. It was also demonstrated that clad Al-Si coatings could provide an alternative solution for the widely used hot dip coatings on steel sheet.

PL

W pracy dokonano porównania ścieralności powłok aluminiowo krzemowych o zróżnicowanej formie kryształów krzemu. Badano powłoki Al-Si, o składzie chemicznym odpowiadającym gatunkom siluminów pod- i około eutektycznych (6–10% Si) wykonane metodą ogniową na stali X2CrTi12 oraz poprzez platerowanie na zimno z 60% stopniem zgniotu na stopie AlMn1Cu. Powłoki ogniowe na stali X2CrTi12 badano w stanie po otrzymaniu oraz po dwuetapowej obróbce cieplnej: 420oC/2h/woda i 120oC/2h/powietrze. W pracy dokonano oceny morfologii, kształtu i rozmiarów kryształów krzemu w powłokach metodą mikroskopową z użyciem komputerowej analizy obrazu (wyznaczając m.in. współczynnik kształtu). Analizę obrazu zastosowano również do oceny odporności na zużycie ścierne powłok przeprowadzonej kulotesterem. Dodatkowo badano ich adhezję metodą zarysowania. W wyniku badań stwierdzono, że zmiana morfologii kryształów krzemu w powłokach Al-Si spowodowana obróbką cieplną (z dużych ostrokrawędziowych i iglastych na mniejsze i o wyoblonych kształtach) spowodowała obniżenie ich odporności na ścieranie w stosunku do stanu przed obróbką, przy jednoczesnym bardziej równomiernym ścieraniu się powłok. Stan taki uznano za korzystniejszy z punktu widzenia zachowania ciągłości powłok podczas tłoczenia, bez ryzyka powstawania wykruszeń. Wykazano ponadto, że powłoki platerowane stopem Al-Si mogą stanowić alternatywę dla produkcji detali układów wydechowych w miejsce obecnie stosowanych powłok ogniowych na blachach ze stali.

4

The effect of structure on the stability of Al-Si coatings under salt mist condition

Wróbel. A., Kucharska B., Nitkiewicz Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

394-397

EN

Metallic coats that are being commonly applied nowadays, e.g. on the elements of car exhaust systems, are aluminium coatings. An alternative to Al-Si hot-dip coatings are Al-Si clad coatings, owing to their lower specific gravity and good plastic properties. The subject of the studies presented in the paper is the assessment of the corrosive wear of aluminium-silicon coatings applied using two technologies involving hot-dip coating and cladding, respectively. The content of silicon in the coatings examined corresponded to the grades of around-eutectic silumins (8÷10% Si). The coatings were subjected to salt spray corrosion tests (according to the ISO 9227 standard) in three cycles of 0.5, 1 and 6 hrs, respectively. Comparison of the state of the surface and the subsurface structure was also made in macro- and microscopic examinations. The corrosion attack had the character of fine pits and covered only half of the coating. The preferential places of pit initiation were matrix-silicon crystal interfaces. The first corrosion changes occurred after 1 hr of test. After 6 hrs of test, the corrosion attack had encompassed considerable surface areas of the clad coatings. In the case of the hot-dip coating, the surface areas affected by corrosion were smaller compared to the clad coatings. In both types of coating, the corrosion attack was superficial in character. The mass loss of coatings after 6 hrs of test did not exceed 0.003 g. The corrosion initiation locations at the interfaces suggest that in subsequent corrosion cycles the coatings applied by hot-dip coating technology (many silicon crystals have a size comparable to the coating thickness) will undergo faster corrosion wear.

PL

Obecnie często stosowanymi metalicznymi powłokami ochronnymi m.in. na elementach układów wydechowych w samochodach są powłoki aluminiowe. Alternatywą dla ogniowo osadzanych powłok Al-Si są powłoki platerowane Al-Si ze względu na mniejszy ciężar właściwy i dobre własności plastyczne. Przedmiotem badań przedstawionych w pracy jest ocena zużycia korozyjnego powłok aluminiowo-krzemowych wytworzonych dwoma technologiami w procesie zanurzeniowym i platerowania. Zawartość krzemu w badanych powłokach odpowiadała gatunkom siluminów okołoeutektycznych (8÷10% Si). Powłoki poddano testom korozyjnym w mgle solnej (zgodnie z normą ISO 9227) w trzech cyklach 0,5, 1 oraz 6 h. Dokonano porównania stanu powierzchni oraz struktury przypowierzchniowej w badaniach makro- i mikroskopowych. Atak korozyjny miał charakter drobnych wżerów i obejmował tylko osnowę powłoki. Preferencyjnymi miejscami inicjacji wżerów były granice międzyfazowe osnowa-kryształy krzemu. Pierwsze zmiany korozyjne wystąpiły po 1 h testu. Po 6 h testu atak korozyjny objął znaczne obszary powierzchni powłok platerowanych. W przypadku powłoki ogniowej obszary powierzchni objętych korozją były mniejsze w porównaniu z powłokami platerowanymi. W obu powłokach atak korozyjny miał charakter powierzchniowy. Ubytek masy powłok po 6 h testu nie przekraczał 0,003 g. Miejsca inicjacji korozji w granicach międzyfazowych sugerują, że w dalszych cyklach korozyjnych powłoki wykonane technologią ogniową (wiele kryształów krzemu ma wymiar porównywalny z grubością powłoki) ulegną szybszemu zużyciu korozyjnemu.

5

Influence of heat treatment on the phase composition of Al-Si coat on X2CrTi12 high chromium steel

Wróbel A., Kucharska B., Nitkiewicz Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

960-962

EN

In the article there was presented an influence of heat treatment saturating and ageing on the Al-Si layer placed on X2CrTi12 steel used in exhaust systems production. The material was subjected by microscopic and -X-ray phase analysis. The morphology of the crystals of silicon was changed from big and acicular shape forms to small and rounded shapes after heat treatment process. An elimination of acicular shape Si crystals, perpendicular to the substrate decrease possibility of break by face of Si crystals during press formed process. The heat treatment process did not cause the change in the coat's thickness neither the growth of indirect phase layer formed in technological process production of the coats. The phase composition of the coat and intermetallic layer did not change as well. With the use of proposed heat treatment process, properties of coat were improved and the adhesion of coat to the substrate left unchanged. What is more, the short times of heat treatment and the relatively low temperatures are not dangerous for lowering properties of the steel. To sum up, we can say that the proposed new parameters of the heat treatment process increased an improvement of the coat's quality and the achieved results are very helpful information in improving process of protective coat.

PL

W artykule przedstawiono wpływ obróbki cieplnej przesycania i starzenia na strukturę powłoki Al-Si na stali X2CrTi12 stosowanej w produkcji układów wydechowych. Badany materiał poddano analizie mikroskopowej oraz rentgenowskiej analizie fazowej. W wyniku obróbki cieplnej uzyskano zmianę morfologii kryształów krzemu z dużych iglastych na drobne i o wyoblonych kształtach. Wyeliminowanie ze struktury powłoki iglastych form kryształów prostopadłych do podłoża minimalizuje prawdopodobieństwo dekohezji powłoki po ścianach kryształów Si w procesie tłoczenia. Zabieg obróbki cieplnej nie spowodował zmiany grubości powłoki ani rozrostu warstwy faz pośrednich powstałych w procesie technologicznym wytworzenia powłok. Nie zmienił się również skład fazowy powłoki oraz warstwy pośredniej. W ten sposób obróbką cieplną poprawiono własności powłoki nie zmieniając jej adhezji do podłoża. Z kolei krótkie czasy obróbki cieplnej, jak i stosunkowo niskie temperatury wygrzewania nie stanowią zagrożenia dla obniżenia własności samej stali. Podsumowując należy stwierdzić, że zaproponowana obróbka cieplna poprawia jakość powłoki Al-Si na stali i stanowi wskazówkę dla dalszych prac nad ulepszaniem powłok ochronnych.

6

Badania stanu powłoki AL-SI na stalowych taśmach i rurach przeznaczonych na elementy układów wydechowych, poddanej działaniu temperatury 150 °C i czasu

Żaba K., Nowak S., Kąc S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 7

410-418

PL

Określono wpływ temperatury (150 °C) i czasu (450÷1350 godzin) na stan i własności powłoki Al-Si na stalowych taśmach i rurach przeznaczonych na elementy układów wydechowych. Zmiany stanu powłoki oraz składu chemicznego po różnym czasie nagrzewania identyfikowano metodą wizualną (makro) oraz za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego.

EN

The article presents tests results of the interaction of warm-up times in 150 °C. The selection of the temperature is not incidental. It has been stated that the end part of the exhaust pipe works in such temperature. The question arises, whether these temperatures can cause significant changes of the pipe coating while using the car. These changes can affect corrosion, adhesion and esthetical properties. In the case of the taller properties, the colour can be changed and stains can appear as a result of iron diffusion from the base to the outer layers of the coating. Samples were held for 450÷1350 hours. Tests were made on samples of charge tape, smooth and perforated pipes with and without dusted coating on the joint.

7

Wykorzystanie markerów do oceny powstawania powłok Al-Si wytwarzanych metodą zawiesinową

Kochańska A., Kubicki J., Kochański P.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 3

445-448

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań nad strukturą powłok aluminiowo-krzemowych wytworzonych na powierzchni odlewów ze staliwa żarowytrzy-małego. Powłoki te otrzymano zanurzając próbki w mieszaninie zawierającej proszki aluminium i krzemu oraz topnik i lepiszcze, a następnie po wysuszeniu wygrzewano w atmosferze powietrza w temp. 800 stop. C i 1000 stop. C w krótkich czasach. Uzyskane powłoki posiadają zwartą dwustrefową budowę. Przeprowadzono eksperyment markerowy oraz badania kinetyki wzrostu powłoki.

EN

This paper presents results of research of multilayer aluminium–silicon coatings. Aluminium–silicon coatings created on high–temperature creep resist cast iron were manufactured by immersion in active mixture containing aluminium and silicon powder, flux and binder. The samples were prepared in this way, dried and annealed without protective atmosphere at temperature of 800 degree C and 1000 degree C in a short time. The structure of these coatings is compact and double zonal. Marker and kinetics experiments were performed.