Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование упрочненного многослойного покрытия, полученного методом холодного газодинамического напыления с использованием лазера

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-7-33-38

Полный текст:

Аннотация

При воссоздании изделий, полученных с помощью аддитивных технологий, основанных на послойном плавлении металлического порошка концентрированными потоками энергии, используют методы, минимизирующие плавление исходного порошка и снижающие структурную неоднородность в материале. Один из таких методов — холодное газодинамическое напыление с интенсификацией процесса лазерным излучением (ХГНЛ). Многослойные ХГНЛ-покрытия имеют гомогенную структуру металла. Вместе с тем значительная шероховатость поверхности обусловлена размером частиц исходного порошка. В работе представлен способ постобработки многослойных ХГНЛ-покрытий, позволяющий получать упрочненный слой на их поверхности. Упрочненный слой формируется путем внедрения порошковых частиц карбида бора ВС в расплавленную лазером область на поверхности покрытия (использовали нержавеющую сталь 316L). Акустическая волна, вызванная «микровзрывом», инициированным лазерным импульсом над поверхностью, толкает частицы карбида в различных направлениях. Часть из них внедряется в «ванну» расплава на поверхности покрытия. Таким образом осуществляется лазерное микродетонационное шаржирование поверхности ХГНЛ-покрытия. В результате исследования упрочненного слоя установлено высокое содержание в нем таких элементов, как B, C, Cr, Fe, Ni. Кроме того, в структуре слоя формируются твердые карбиды ромбической формы. Химический и элементный анализы показали, что ромбообразные карбиды — карбиды типа (Fe, Cr)xBy — содержат высокую концентрацию Cr, Fe и относительно небольшой процент С. Вероятно, они формируются за счет взаимодействия хрома, входящего в состав исходного упрочняемого покрытия, с бором, который высвобождается с поверхности частиц BC при взаимодействии с лазером. При упрочнении поверхности ХГНЛ-покрытия предложенным способом осуществляется плавление поверхности покрытия лазером с одновременной подачей частиц BC, что обеспечивает высокую твердость получаемого упрочненного слоя. Представленный способ упрочнения может быть использован с применением различных порошковых материалов.

Об авторе

А. И. Горунов
Казанский национальный исследовательский технический университет имени А. Н. Туполева (КАИ)
Россия

Андрей Игоревич Горунов

420111, г. Казань, ул. К. Маркса 10



Список литературы

1. Bagherifard S., Monti S., Zuccoli M., et al. Cold spray deposition for additive manufacturing of freeform structural components compared to selective laser melting / Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 721. P. 339 – 350.

2. Bandar AL-Mangour, Phuong Vo, Rosaire Mongrain, Eric Irissou, Stephen Yue. Effect of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of stainless steel 316L coatings produced by cold spray for biomedical applications / Thermal spray technology. 2014. N 23(4). P. 641.

3. Coddet P., Verdy C., Coddet C., Debray F., Lecouturier F. Mechanical properties of thick 304L stainless steel deposits processed by He cold spray / Surface & Coatings Technology. 2015. Vol. 277. P. 74 – 80.

4. Gorunov A. I. Features of Coatings Obtained by Supersonic Laser Deposition / Thermal spray technology. 2018. Vol. 27. Issue 7. P. 1194 – 1203.

5. Jianhua Yao, Zhihong Li, Bo Li, Lijing Yang, Jianhua Yaoet. Characteristics and bonding behavior of Stellite 6 alloy coating processed with supersonic laser deposition / Journal of Alloys and Compounds. 2016. Vol. 661. P. 526 – 534.

6. Lupoi R., Sparkes M., Cockburn A., O’Neill W. High speed titanium coatings by supersonic laser deposition / Materials Letters. 2011. Vol. 65. P. 3205 – 3207.

7. Singh R., Rauwald K.-H., Wessel E., et al. Effects of substrate roughness and spray-angle on deposition behavior of cold-sprayed Inconel 718 / Surface & Coatings Technology. 2017. Vol. 319. P. 249 – 259.

8. Yuan Lin-jiang, Luo Fang, Yao Jian-hua, et al. Deposition behavior at different substrate temperatures by using supersonic laser deposition / Journal of Iron and Steel Research International. 2013. Vol. 20. N 10. P. 87 – 93.

9. Jianhua Yao, Lijing Yang, Bo Li, et al. Characteristics and performance of hard Ni60 alloy coating produced with supersonic laser deposition technique / Materials & Design. 2015. Vol. 83. P. 26 – 35.

10. Bo Li, Yan Jin, Jianhua Yao, et al. Solid-state fabrication of WCp-reinforced Stellite-6 composite coatings with supersonic laser deposition / Surface and Coatings Technology. 2017. Vol. 321. P. 386 – 396.

11. Bo Li, Yan Jin, Jianhua Yao, Zhihong Li, et al. Influence of laser irradiation on deposition characteristics of cold sprayed Stellite-6 coatings / Optics and Laser Technology. 2018. Vol. 100. P. 27 – 39.

12. Горунов А. И. Формирование износостойких покрытий на основе никеля методом сверхзвуковой лазерной наплавки / Физика и химия обработки материалов. 2016. ¹ 5. С. 59 – 64.

13. Sova A., Grigoriev S., Okunkova A., Smurov I. Cold spray deposition of 316L stainless steel coatings on an aluminum surface with the following laser post-treatment / Surface and Coatings Technology. 2013. Vol. 235. P. 283 – 289.

14. Ivannikov A. Yu., Kalita V. I., Komlev D. I., et al. Investigation into improving microstructure and properties of plasma sprayed Ni coating via electromechanical treatment / Journal of Materials Processing Technology. 2019. Vol. 266. P. 442 – 449.

15. Горунов А. И. Исследование структуры и механических свойств покрытия из коррозионностойкой стали, сформированного методом газодинамического напыления с активацией процесса лазерным излучением / Деформация и разрушение материалов. 2016. № 9. С. 2 – 7.

16. Макаров А. В., Соболева Н. Н., Малыгина И. Ю., Осинцева А. Л. Формирование износостойкого хромоникелевого покрытия с особо высоким уровнем теплостойкости комбинированной лазерно-термической обработкой / Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. № 3(717). С. 39 – 46.

17. Калита В. И., Яркин В. В., Багмутов В. П. и др. Формирование покрытий с аморфной и наноструктурой / Металлы. 2007. ¹ 6. С. 95 – 101.

18. Gorunov A. I. Investigation microstructure of carbon fibers reinforced composite on Fe and Ni-based obtained by laser metal deposition / Surface and Coatings Technology. 2019. Vol. 364. P. 279 – 288.


Для цитирования:


Горунов А.И. Исследование упрочненного многослойного покрытия, полученного методом холодного газодинамического напыления с использованием лазера. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020;86(7):33-38. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-7-33-38

For citation:


Gorunov A.I. Study of a hardened multilayer coating obtained by the cold gas-dynamic spraying with laser intensification. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2020;86(7):33-38. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-7-33-38

Просмотров: 97


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)