Effect of Discharge Duration on Characteristics of FeCrWMoCB Metallic Glass Coatings

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We have studied the effect of discharge pulse duration in the electrospark deposition process on the structure and properties of FeCrWMoCB metallic glass coatings. The coating thickness has been shown to rise from 19.1 to 39 μm with increasing pulse duration. The heat resistance of the coated samples over 100 h of testing at 700°C was 27 to 176 times that of the steel and it increased with increasing pulse duration. The hardness of the coatings ranged from 11.3 to 11.9 GPa. The coatings have been shown to reduce the friction coefficient and wear of the steel by a factor of up to 3.7 and improve its corrosion resistance.

About the authors

A. A. Burkov

Institute of Materials Science, Far East Branch, Russian Academy of Sciences (separate subdivision of the Khabarovsk Federal Research Center, Far East Branch, Russian Academy of Sciences)

Email: konevts@narod.ru
680000, Khabarovsk, Russia

L. A. Konevtsov

Institute of Materials Science, Far East Branch, Russian Academy of Sciences (separate subdivision of the Khabarovsk Federal Research Center, Far East Branch, Russian Academy of Sciences)

Email: konevts@narod.ru
680000, Khabarovsk, Russia

V. O. Krutikova

Kosygin Institute of Tectonics and Geophysics, Far East Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: konevts@narod.ru
680000, Khabarovsk, Russia

References

  1. Greer A.L. Metallic Glasses on the Threshold // Mater. Today. 2009. V. 12 № 1–2. P. 14–22. https://doi.org/10.1016/S1369-7021(09)70037-9
  2. Garcia-Herrera J.E., Henao J., Espinosa-Arbelaez D.G., Gonzalez-Carmona J.M., Felix-Martinez C., Santos-Fernandez R., Alvarado-Orozco J.M. Laser Cladding Deposition of a Fe-Based Metallic Glass on 304 Stainless Steel Substrates // J. Therm. Spray Technol. 2022. V. 31 № 4. P. 968–979. https://doi.org/10.1007/s11666-022-01325-z
  3. Kruzic J.J. Bulk Metallic Glasses as Structural Materials: A Review // Adv. Eng. Mater. 2016. V. 18. № 8. P. 1308–1331.
  4. Parsons R., Ono K., Li Z., Kishimoto H., Shoji T., Kato A., Suzuki K. Prediction of Density in Amorphous and Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys: A Data Mining Approach // J. Alloys Compd. 2021. V. 859. P. 157845.
  5. Nabiałek M., Jeż B., Błoch K., Pietrusiewicz P., Gondro J. The Effect of the Cobalt-Content on the Magnetic Properties of Iron-Based Amorphous Alloys // J. Magn. Magn. Mater. 2019. V. 477. P. 214–219. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.01.073
  6. Guo H., Wu N.C., Zhang Y.L., Zhang S.D., Sun W.H., Wang J.Q. Influence of Coating Thickness on the Impact Damage Mode in Fe-Based Amorphous Coatings // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 390. P. 125650. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125650
  7. Namazi H., Akrami A., Haghighi R., Delaviz A., Kulish V.V. Analysis of the Influence of Element’s Entropy on the Bulk Metallic Glass (BMG) Entropy, Complexity, and Strength // Metall. Mater. Trans. 2017. V. 48. № 2. P. 780–788.
  8. Louzguine-Luzgin D.V., Greer A.L., Lu A.K.A., Trifonov A.S., Ivanov Y.P., Lubenchenko A.V. Shear-Induced Chemical Segregation in a Fe-Based Bulk Metallic Glass at Room Temperature // Sci. Rep. 2021. V. 11. № 1. https://doi.org/10.1038/s41598-021-92907-4
  9. Kumar A., Nayak S.K., Laha T. Comparative Study on Wear and Corrosion Behavior of Plasma Sprayed Fe73Cr2Si11B11C3 and Fe63Cr9P5B16C7 Metallic Glass Composite Coatings // J. Therm. Spray Technol. 2022. P. 1–15. https://doi.org/10.1007/s11666-021-01280-1
  10. Lin T., Sheu H., Lee C., Lee H. The Study of Mechanical Properties and Corrosion Behavior of the Fe-Based Amorphous Alloy Coatings Using High Velocity Oxygen Fuel Spraying // J. Alloys Compd. 2021. V. 867. P. 159132. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.159132
  11. Liang D., Zhou Y., Liu X., Zhou Q., Huang B., Zhang E.,Chen Q., Shen J. Wettability and Corrosion Performance of Arc-Sprayed Fe-Based Amorphous Coatings // Surf. Coat. Technol. 2022. V. 433. P. 128129. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128129
  12. Jiang L., Chen Z.Q., Lu H.B., Ke H.B., Yuan Y., Dong Y.M., Meng X.K. Corrosion Protection of NiNb Metallic Glass Coatings for 316SS by Magnetron Sputtering // J. Mater. Sci. Technol. 2021. V. 79. P. 88–98. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.12.004
  13. Chen Q.J., Guo S.B., Yang X.J., Zhou X.L., Hua X.Z., Zhu X.H., Duan Z. Study on Corrosion Resistance of Fe-Based Amorphous Coating by Laser Cladding in Hydrochloric Acid // Phys. Procedia. 2013. V. 50. P. 297–303. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2013.11.048
  14. Burkov A.A., Chigrin P.G. Effect of Tungsten, Molybdenum, Nickel and Cobalt on the Corrosion and Wear Performance of Fe-based Metallic Glass Coatings // Surf. Coat. Technol. 2018. V. 351. P. 68–77. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.07.078
  15. Бурков А.А., Зайцев А.В. Синтез электродных материалов на основе железа методом порошковой металлургии // Бюллетень научных сообщений. 2016. № 21. С. 36–40.
  16. Бурков А.А., Кулик М.А., Крутикова В.О. Электроискровое осаждение высокоэнтропийных CrFeCoNiCu покрытий на сталь 35 в смеси гранул из чистых металлов // Сварочное производство. 2019. № 10. С. 21–27.
  17. Пячин С.А., Бурков А.А., Каминский О.И., Зайкова Е.Р. Плавление титанового сплава под действием электрических разрядов различной длительности // Изв. вузов. Физика. 2018. Т. 61. № 12 (732). С. 83–89.
  18. Nikolenko S.V., Syui N.A. Investigation of Coatings Produced by the Electrospark Machining Method of Steel 45 with Electrodes Based on Carbides of Tungsten and Titanium // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2017. V. 53. № 5. P. 889–894. https://doi.org/10.1134/S207020511705015X
  19. Hasanabadi M.F., Ghaini F.M., Ebrahimnia M., Shahverdi H.R. Production of Amorphous and Nanocrystalline Iron Based Coatings by Electro-Spark Deposition Process // Surf. Coat. Technol. 2015. V. 270. P. 95–101. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.03.016
  20. Korkmaz K. Investigation and Characterization of Electrospark Deposited Chromium Carbide-Based Coating on the Steel // Surf. Coat. Technol. 2015. V. 272. P. 1–7. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.04.033
  21. Kumar A., Nayak S.K., Laha T. Comparative Study on Wear and Corrosion Behavior of Plasma Sprayed Fe73Cr2Si11B11C3 and Fe63Cr9P5B16C7 Metallic Glass Composite Coatings // J. Therm. Spray Technol. 2022. P. 1–15. https://doi.org/10.1007/s11666-021-01280-1
  22. Ma H., Li D., Li J. Effect of Spraying Power on Microstructure, Corrosion and Wear Resistance of Fe-Based Amorphous Coatings // J. Therm. Spray Technol. 2022. V. 31. № 5. P. 1683-1694. https://doi.org/10.1007/s11666-022-01403-2
  23. Li Y.C., Zhang W.W., Wang Y., Zhang X.Y., Sun L.L. Effect of Spray Powder Particle Size on the Bionic Hydrophobic Structures and Corrosion Performance of Fe-Based Amorphous Metallic Coatings // Surf. Coat. Technol. 2022. V. 37. P. 128377. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128377
  24. Бурков А.А. Влияние энергии разрядных импульсов при электроискровом осаждении аморфных покрытий // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2022. Т. 58. № 5. С. 526–536.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (121KB)
3.

Download (356KB)
4.

Download (284KB)
5.

Download (1MB)
6.

Download (274KB)
7.

Download (278KB)
8.

Download (452KB)
9.

Download (954KB)
10.

Download (190KB)

Copyright (c) 2023 А.А. Бурков, Л.А. Коневцов, В.О. Крутикова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».