Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của Độ dày Lớp phủ đến Độ bền liên kết của Lớp phủ cBN dựa trên Ni được Phun lạnh trên Chất liệu nền 42CrMo
Tóm tắt
Phun lạnh đã được áp dụng để sản xuất bánh mài với hiệu suất sản xuất cao và ảnh hưởng nhiệt nhỏ. Độ dày của lớp mài cần đạt một giá trị nhất định, và độ bền liên kết có thể được đảm bảo cho các bánh mài chế tạo qua phun lạnh. Độ bền liên kết thấp sẽ dẫn đến việc lớp phủ bị bong ra hoặc xuất hiện các vết nứt dọc theo giao diện lớp phủ-chất liệu nền. Tuy nhiên, có rất ít nghiên cứu đã được báo cáo về ảnh hưởng của độ dày lớp phủ đến độ bền liên kết giữa lớp phủ và chất liệu nền. Ở đây, sự chênh lệch nhiệt độ giữa lớp phủ và chất liệu nền được đề xuất để làm sáng tỏ độ bền liên kết như một hàm của độ dày lớp phủ trong quá trình phun lạnh. Trên nền chất liệu 42CrMo, các lớp phủ cBN dựa trên Ni với độ dày khác nhau đã được lắng đọng. Một mô hình phân tích nửa thực nghiệm đã được đề xuất để giải quyết vấn đề chênh lệch nhiệt độ trong lớp phủ/chất liệu nền. Độ bền liên kết của lớp phủ cBN dựa trên Ni được phun lạnh ban đầu giảm và sau đó tăng nhẹ khi độ dày lớp phủ tăng, đối lập với sự chênh lệch nhiệt độ. Nghiên cứu này đã làm nổi bật mối tương quan âm tuyến tính giữa sự chênh lệch nhiệt độ và độ bền liên kết. Ảnh hưởng của độ dày lớp phủ đến độ bền liên kết có thể dự đoán bằng cách phân tích sự chênh lệch nhiệt độ trong lớp phủ/chất liệu nền.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
P. Wang, D. He, L. Wang, Z. Kou, Y. Li, L. Xiong, Q. Hu, C. Xu, L. Lei, Q. Wang, J. Liu, and Y. Zhao, Diamond-CBN Alloy: A Universal Cutting Material, Appl. Phys. Lett., 2015, 107(10), p 101-109. https://doi.org/10.1063/1.4929728
Y.S. Lee, T.W. Kang, S.W. Kim, Y.J. Lee, D.W. Shin, and J.H. Kim, Improving Wear Resistance of CBN-Based Cutting Tools Using TiN Coating on CBN Powder Surface, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., 2021, 631, p 127758. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.127758
X.T. Luo and C.J. Li, Large Sized Cubic BN Reinforced Nanocomposite with Improved Abrasive Wear Resistance Deposited by Cold Spray, Mater. Des., 2015, 83, p 249-256. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.06.009
H. Assadi, H. Kreye, F. Gärtner, and T. Klassen, Cold Spraying–A Materials Perspective, Acta Mater., 2016, 116, p 382-407. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.06.034
H. Wu, X. Xie, S. Liu, S. Xie, R. Huang, C. Verdy, M. Liu, H. Liao, S. Deng, and Y. Xie, Bonding Behavior of Bi-Metal-Deposits Produced by Hybrid Cold Spray Additive Manufacturing, J. Mater. Process. Technol., 2022, 299, p 117375. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2021.117375
W. Tillmann, J. Zajaczkowski, I. Baumann, M. Kipp, and D. Biermann, Qualification of the Low-Pressure Cold Gas Spraying for the Additive Manufacturing of Copper–Nickel–Diamond Grinding Wheels, J. Therm. Spray Technol., 2021 https://doi.org/10.1007/s11666-021-01291-y
H.J. Choi, M. Lee, and J.Y. Lee, Application of a Cold Spray Technique to the Fabrication of a Copper Canister for the Geological Disposal of CANDU Spent Fuels, Nucl. Eng. Des., 2010, 240(10), p 2714-2720. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2010.06.038
Z. Zhang, Z. Liu, H. Ge, B. Wang, Y. Cai, and Q. Song, The Fabrication of Porous Metal-Bonded Diamond Coatings Based on Low-Pressure Cold Spraying and Ni-Al Diffusion-Reaction, Materials (Basel)., 2022, 15(6), p 22-34. https://doi.org/10.3390/ma15062234
M. Winnicki, A. Małachowska, T. Piwowarczyk, M. Rutkowska-Gorczyca, and A. Ambroziak, The Bond Strength of Al+ Al2O3 Cermet Coatings Deposited by Low-Pressure Cold Spraying, Arch. Civ. Mech. Eng., 2016, 16(4), p 743-752. https://doi.org/10.1016/j.acme.2016.04.014
Y. Xiong, W. Zhuang, and M. Zhang, Effect of the Thickness of Cold Sprayed Aluminium Alloy Coating on the Adhesive Bond Strength with an Aluminium Alloy Substrate, Surf. Coat. Technol., 2015, 270, p 259-265. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.02.048
A.W.Y. Tan, W. Sun, A. Bhowmik, J.Y. Lek, I. Marinescu, F. Li, N.W. Khun, Z. Dong, and E. Liu, Effect of Coating Thickness on Microstructure, Mechanical Properties and Fracture Behaviour of Cold Sprayed Ti6Al4V Coatings on Ti6Al4V Substrates, Surf. Coatings Technol., 2018, 349, p 303-317. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.05.060
S. Rech, A. Trentin, S. Vezzù, E. Vedelago, J.G. Legoux, and E. Irissou, Different Cold Spray Deposition Strategies: Single- and Multi-Layers to Repair Aluminium Alloy Components, J. Therm. Spray Technol., 2014, 23(8), p 1237-1250. https://doi.org/10.1007/s11666-014-0141-y
X.Z. Jin, X. Song, W. Zhai, A.W.Y. Tan, W. Sun, F. Li, I. Marinescu, and E. Liu, Corrigendum: Correlation between the Macroscopic Adhesion Strength of Cold Spray Coating and the Microscopic Single-Particle Bonding Behaviour: Simulation, Exp. Predict. Appl. Surf. Sci., 2021 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149548
R. Fernández, D. MacDonald, A. Nastić, B. Jodoin, A. Tieu, and M. Vijay, Enhancement and Prediction of Adhesion Strength of Copper Cold Spray Coatings on Steel Substrates for Nuclear Fuel Repository, J. Therm. Spray Technol., 2016, 25(8), p 1577-1587. https://doi.org/10.1007/s11666-016-0467-8
R. Singh, S. Schruefer, S. Wilson, J. Gibmeier, and R. Vassen, Influence of Coating Thickness on Residual Stress and Adhesion-Strength of Cold-Sprayed Inconel 718 Coatings, Surf. Coatings Technol., 2017, 2018(350), p 64-73. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.06.080
J. Stokes and L. Looney, Residual Stress in HVOF Thermally Sprayed Thick Deposits, Surf. Coatings Technol., 2004, 177-178, p 18-23. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2003.06.003
X.B. Liu, G. Yu, J. Guo, Y.J. Gu, M. Pang, C.Y. Zheng, and H.H. Wang, Research on Laser Welding of Cast Ni-Based Superalloy K418 Turbo Disk and Alloy Steel 42CrMo Shaft, J. Alloys Compd., 2008, 453(1-2), p 371-378. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.11.152
Y. Cormier, P. Dupuis, B. Jodoin, and A. Corbeil, Pyramidal Fin Arrays Performance Using Streamwise Anisotropic Materials by Cold Spray Additive Manufacturing, J. Therm. Spray Technol., 2016, 25(1-2), p 170-182. https://doi.org/10.1007/s11666-015-0267-6
F.P. Incropera, D.P. DeWitt, T.L. Bergman, and A.S. Lavine, Fundamentals of Heat and Mass Transfer, Wiley, New York, 2006, p 6
H. Zhong, Z. Wang, J. Gan, X. Wang, Y. Yang, J. He, T.T. Wei, and X. Qin, Numerical Simulation of Martensitic Transformation Plasticity of 42CrMo Steel Based on Spot Continual Induction Hardening Model, Surf. Coat. Technol., 2020, 385, p 125428. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125428
Q. Dai, Y. Deng, H. Jiang, J. Tang, and J. Chen, Hot Tensile Deformation Behaviors and a Phenomenological AA5083 Aluminum Alloy Fracture Damage Model, Mater. Sci. Eng. A, 2019, 766, p 138325. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138325
J. Zhao, Z. Liu, B. Wang, and Q. Song, Analytical Prediction of Transient and Steady Cutting Temperature Distributions in Coated Tools under Time-Varied Heat Sources, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2021, 117(3-4), p 1117-1132. https://doi.org/10.1007/s00170-021-07708-w
R. Upadhyaya, S. Tailor, S. Shrivastava, A.A. Gladkova, and S.C. Modi, Effect of Electroless Ni Plating on the Properties of Cold-Sprayed Ni-Al2O3 Coatings, Surf. Innov., 2017, 5(2), p 97-105. https://doi.org/10.1680/jsuin.16.00030
Y. Watanabe, C. Yoshida, K. Atsumi, M. Yamada, and M. Fukumoto, Influence of Substrate Temperature on Adhesion Strength of Cold-Sprayed Coatings, J. Therm. Spray Technol., 2014, 24(1-2), p 86-91. https://doi.org/10.1007/s11666-014-0165-3
A. Mahdavi and A. McDonald, Analytical Study of the Heat Transfer Coefficient of the Impinging Air Jet during Cold Spraying, Int. J. Therm. Sci., 2016, 2018(130), p 289-297. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2018.04.023
W.Y. Li, C. Zhang, X. Guo, C.J. Li, H. Liao, and C. Coddet, Study on Impact Fusion at Particle Interfaces and Its Effect on Coating Microstructure in Cold Spraying, Appl. Surf. Sci., 2007, 254(2), p 517-526. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2007.06.026
A.H. Beitelmal, M.A. Saad, and C.D. Patel, The Effect of Inclination on the Heat Transfer between a Flat Surface and an Impinging Two-Dimensional Air Jet, Int. J. Heat Fluid Flow, 2000, 21(2), p 156-163. https://doi.org/10.1016/S0142-727X(99)00080-6
A. Nastic, M. Vijay, A. Tieu, S. Rahmati, and B. Jodoin, Experimental and Numerical Study of the Influence of Substrate Surface Preparation on Adhesion Mechanisms of Aluminum Cold Spray Coatings on 300M Steel Substrates, J. Therm. Spray Technol., 2017, 26(7), p 1461-1483. https://doi.org/10.1007/s11666-017-0602-1
V.S. Bhattiprolu, K.W. Johnson, O.C. Ozdemir, and G.A. Crawford, Influence of Feedstock Powder and Cold Spray Processing Parameters on Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Cold Spray Depositions, Surf. Coat. Technol., 2017, 2018(335), p 1-12. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.12.014