Structure morphology of Fe-Al coating detonation sprayed onto carbon steel substrate

The morphology of Fe-Al type intermetallic coatings produced by detonation spraying on a 045 steel substrate was described based on the microstructure analysis using transmission electron microscopy (TEM), and selected area electron diffraction (SAED) techniques as well as an analysis of chemical composition in microareas (EDS). The TEM was useful in establishing the coating structure in the vicinity of the interface between the substrate and the coating up to the depth of 10 m. Starting from the boundary with the substrate, an amorphous phase (A), then columnar crystals (CC) followed by crystalline grains of Fe3Al were observed. Farther on, the amorphous phase again and grains of the FeAl2 phase were localized. The Fe2Al5 and Fe3Al phases lay close to the coating surface. The phase transformations were completed with calorimetric analysis, which showed heat effects typical for magnetic transformations and ordering. The results indicated to the mechanism of coating formation which consisted in partial melting of the Fe-Al starting powders and the formation of the amorphous phase, unidirectional solidification of the columnar phases and the deposition of the remaining not melted Fe-Al powder. Next, partially melted material was deposited.

---

W pracy przedstawiono morfologię struktury powłoki faz typu Fe-Al. naniesionej przez natryskiwanie detonacyjne na podłoże ze stali węglowej 045. Morfologie opisano na podstawie analizy mikrostruktury metoda transmisyjnej mikroskopii elektronowej(TEM), dyfrakcji elektronowej (SAED) oraz analizy składu chemicznego w mikroobszarach (EDS). Badania przemian fazowych uzupełniono analizą kalorymetryczną. Metodą TEM ustalono budowe części powłoki w pobliżu granicy powłoka/podłoże do odległości ok.10 m. W bezpośrednim sąsiedztwie granicy z podłożem zaobserwowano fazę amorficzną (A) oraz kryształy kolumnowe (CC), następne ziarno krystaliczne składające się z fazy Fe3Al. Dalej faze amorficzna i ziarno fazy FeAl2. W pobliżu powierzchni powłoki zidentyfikowano fazy Fe2Al5 i Fe3Al. Badania kalorymetryczne wykazały efekty przemian magnetycznych oraz uporządkowania. Wyniki analizy wskazują na mechanizm tworzenia powłoki polegajacy na nadtopieniu się częściowym wyjściowego proszku faz typu Fe-Al i tworzeniu fazy amorficznej, kierunkowym krzepnięciu faz kolumnowych oraz osadzaniu pozostałości nie stopionego ziarna Fe-Al. Dalej osadza się następne, częściowo nadtopione ziarno.