Detonation deposited Fe-Al coatings. Part II: Transmission electron microscopy of interlayers and Fe-Al intermetallic coating detonation sprayed onto the 045 steel substrate

The microstructure of detonation gaseous sprayed (DGS) transition layers of Ni(Al), Ni(Cr) and subsequent coating of Fe-Al intermetallic phases deposited on the 045 steel were studied in the paper using transmission electron microscopy. In order to identify phases in the particular interlayers the selected area electron diffraction (SAED) and an energy dispersive X-ray microanalysis (EDX) were applied. It was found that the Ni(Al) interlayer contained basically pure nickel with a small fraction of NiAl phase. The Al based amorphous phase was also observed its area in the form of bands. The Ni(Cr) interlayer basically contained Ni-rich small grains. Pure chromium in the Ni matrix appeared in the vicinity of Fe-Al coating in the shape of bow-like bands, parallel to the coating. The boundary between the Ni(Cr) layer and the Fe-Al coating revealed abrupt decrease of the Ni content in the coating at simultaneous rapid increase of the Fe amount. Improper Al/Cr ratio within the Ni matrix seems to be responsible for the formation of Al-oxides and the bands of almost pure Cr and Ni(Cr) layers and resulting decrease of interlayer adherence.

W pracy analizowano mikrostrukturę złożonej budowy wielowarstwy składającej się z podłoża ze stali węglowej 045 oraz osadzonych detonacyjnie (DGS) na niej warstw pośrednich Ni(Al) i Ni(Cr) oraz powłoki faz międzymetalicznych typu Fe-Al. W celu identyfikacji faz powłoki i warstw pośrednich zastosowano techniki badawcze: dyfrakcji elektronowej (SAED) oraz analizy składu chemicznego faz (EDX) w transmisyjnym mikroskopie elektronowym. Stwierdzono, że warstwa Ni(Al) zawiera przede wszystkim prawie czysty nikiel z małym udziałem fazy NiAl. Oprócz tego w obszarze ziaren Ni występowała faza amorficzna w postaci pasm oparta na Al i O. Obecność niewielkich rozmiarów ziaren bogatych w nikiel stwierdzono również w warstwie Ni(Cr), wewnątrz których znajdowały się pasma czystego chromu. Granica pomiędzy Ni(Cr) oraz powłoką Fe-Al wykazywała gwałtowny spadek zawartości niklu przy jednoczesnym silnym wzroście żelaza. Obecność tlenków aluminium oraz pasm bogatych w chrom wynikała z niewłaściwych proporcji Al/Cr podczas przygotowania wielowarstw i wpływała negatywnie na ilość mikropęknięć i porów oraz wynikającą z tego adhezję pomiędzy poszczególnymi warstwami.