Inconel 625/(WC, W2C) COMPOSITE COATINGS SYNTHESIZED BY LASER CLADDING

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A study of the phase structure state of Inconel 625/WC composite coatings synthesized by laser cladding has been carried out. During the synthesis of experimental coatings, the content of the hardening phase was varied in the range of 10 to 50 vol.%. X-ray diffraction shows that the phase composition of the coatings is represented by nickel solid solution and carbide phases WC, W2C, η1(Ni3Mo3C) and MoNbC2. By means of scanning electron microscopy and microspectral X-ray analysis in the structure of coatings were revealed spherical particles of initial tungsten carbide, around them "halo" enriched with W, C, as well as carbide-forming elements of matrix Mo, Nb and Cr, dendrites of nickel matrix and interdendritic space partly with eutectic structure, partly with excessive separations, enriched with Mo, Nb, Cr and W. It is found that the lattice parameter of the nickel solid solution depends non-monotonically on the carbide content in the coating: its maximum value is observed at 30% of tungsten carbide. It is shown that the main mechanism of hardening of the coating matrix is dispersive due to the release of η1(Ni3Mo3C) phase.

About the authors

K. O Bazaleeva

Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba

Email: bazaleeva_ko@pfur.ru
Moscow, Russia

Yu. Yu Ponkratova

Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba

Moscow, Russia

D. E Safarova

Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba

Moscow, Russia

R. B Shipshev

Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba

Moscow, Russia

A. V Alekseev

Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba

Moscow, Russia

M. D Saveliev

National Research Nuclear University "MEPhI"

Moscow, Russia

D. Z Ishmukhametov

Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba

Moscow, Russia

References

  1. Karmuhilan, M. A review on additive manufacturing processes of Inconel 625 / M. Karmuhilan, S. Kumanan // J. Mater. Eng. Perform. 2022. V.31. P.2583–2592.
  2. He, S. Effect of substrate preheating on the microstructure and bending behavior of WC-Inconel 718 composite coating synthesized via laser directed energy deposition / S. He, S. Park, D.S. Shim, C. Yao, M. Li, S. Wang // Intern. J. Refract. Metals Hard Mater. 2023. V.115. Art.106299.
  3. Cooper, D.E. Additive layer manufacture of Inconel 625 metal matrix composites, reinforcement material evaluation / D.E. Cooper, N. Blundell, S. Maggs, G.J. Gibbons // J. Mater. Proc. Tech. 2013. V.213. Is.12. P.2191–2200.
  4. Chen, L. Effect of TiC content on the microstructure and wear performance of in situ synthesized Ni-based composite coatings by laser direct energy deposition / L. Chen, Y. Zhao, F. Meng, T. Yu, Z. Ma, S. Qu, Z. Sun // Surf. Coat.Tech. 2022. V.444. Art.128678.
  5. Muvvala, G. In-process detection of microstructural changes in laser cladding of in-situ Inconel 718/TiC metal matrix composite coating / G. Muvvala, D.P. Karmakar, A.K. Nath // J. Alloys Comp. 2018. V.740. P.545–558.
  6. Shen, X. Study on crack behavior of laser cladding ceramic-metal composite coating with high content of WC / X. Shen, X. He, L. Gao, G. Su, C. Xu, N. Xu // Ceram. Intern. 2022. V.48. Is.12. P.17460–17470.
  7. Tobar, M.J. Morphology and characterization of laser clad composite NiCrBSi–WC coatings on stainless steel / M.J. Tobar, C. Álvarez, J.M. Amado, G. Rodríguez, A. Yáñez // Surf. Coat. Tech. 2006. V.200. P.6313–6317.
  8. Sun, S. Preparing WC-Ni coatings with laser cladding technology : A review / S. Sun, J. Wang, J. Xu, X. Cheng, C. Jing, Z. Chen, J. Jiao // Mater. Today Communication. 2023. Art.106939.
  9. Zafar, F. A review on direct laser deposition of Inconel 625 and Inconel 625-based composites–challenges and prospects / F. Zafar, O. Emadinia, J. Conceição, M. Vieira, A. Reis // Metals. 2023. V.13. Is.4. P.787.
  10. Deschuyteneer, D. Influence of large particle size – up to 1.2 mm – and morphology on wear resistance in NiCrBSi/WC laser cladded composite coatings / D. Deschuyteneer, F. Petit, M. Gonon, F. Cambier // Surf. Coat. Tech. 2017. V.311. P.365–373.
  11. He, S. Study on microstructure and abrasive behaviors of Inconel 718-WC composite coating fabricated by laser directed energy deposition / S. He, S. Park, D.S. Shim, C. Yao, W.J. Zhang // J. Mater. Res. Tech. 2022. V.21. P.2926–2946.
  12. Zhang, P. Effects of WC particle types on the microstructures and properties of WC-reinforced Ni60 composite coatings produced by laser cladding / P. Zhang, Y. Pang, M. Yu // Metals. 2019. V.9. Is.5. P.583.
  13. Li, W. Effect of WC mass fraction on the microstructure and friction properties of WC/Ni60 laser cladding layer of brake discs / W. Li, X. Yang, J. Xiao, Q. Hou // Ceram. Intern. 2021. V.47. Is.20. P.28754–28763.
  14. Zhang, K. Microstructure and properties of composite coatings by laser cladding Inconel 625 and reinforced WC particles on non-magnetic steel / K. Zhang, H. Ju, F. Xing, W. Wang, Q. Li, X. Yu, W. Liu // Optics Laser Tech. 2023. V.163. Art.109321.
  15. Xiong, K. Microstructure evolution and mechanical properties of high-content TiC reinforced Inconel 718 composites fabricated by laser-directed energy deposition / K. Xiong, D. Gu, R. Wang, G. Huang, L. Yuan, D. Dai // J. Laser Appl. 2023. V.35. Is.2.
  16. Zhou, S. Analysis of crack behavior for Ni-based WC composite coatings by laser cladding and crack-free realization / S. Zhou, X. Zeng, Q. Hu, Y. Huang // Appl. Surf. Sci. 2008. V.255. Is.5. P.1646–1653.
  17. Huebner, J. Influence of heating conditions on the solidification of Inconel 625–WC system for additive manufacturing / J. Huebner, P. Rutkowski, A. Dębowska, D. Kata // Materials. 2020. V.13. Is.13. Art.2932.
  18. Li, W. Microstructure, wear resistance and electrochemical properties of spherical/non-spherical WC reinforced Inconel 625 superalloy by laser melting deposition / W. Li, R. Di, R. Yuan, H. Song, J. Lei // J. Manuf. Proc. 2022. V.74. P.413–422.
  19. Aleksandrova, A.A. Direct laser deposition of a composite material Inconel 625/TiC : influence of the structural state of the initial powder / A.A. Aleksandrova, K.O. Bazaleeva, E.V. Balakirev, A.A. Brykov, A.G. Grigoryants // Physics of Metals and Metallography. 2019. V.120. Is.5. P.498–504.
  20. Abioye, T.E. Concurrent Inconel 625 wire and WC powder laser cladding : process stability and microstructural characterisation / T.E. Abioye, J. Folkes, A.T. Clare, D.G. McCartney // Surf. Eng. 2013. V.29. №9. P.647–653.
  21. Tian, Z.H. Microstructure and properties of Inconel 625 + WC composite coatings prepared by laser cladding / Z.H. Tian, Y.T. Zhao, Y.J. Jiang, H.P. Ren // Rare Metals. 2021. V.40. P.2281–2291.
  22. Gorelik, S.S. X-ray and electron-optical analysis / S.S. Gorelik, L.N. Rastorguev, Yu.A. Skakov. – Moscow : Metallurgiya, 1963. 296 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».