The effect of thickness on the properties of laser-deposited NiBSi-WC coating on a Cu-Cr-Zr substrate

Ni/60WC coatings on copper substrate were placed via laser deposition (LD). A structural study was conducted using electron microscopy and a microhardness evaluation. Two body abrasive wear tests were conducted with a pin-on-plate reciprocating technique. A tool steel X12MF GOST 5960 (C-Cr-Mo-V 1.6-12-0.5-0.2) with a hardness of 63 HRC was used as a counterpart. The following results were obtained: Precipitation of the secondary carbides takes place in the thicker layers. Their hardness is lower than that of the primary carbides in the deposition (2425 HV vs. 2757 HV) because they mix with the matrix material. In the thin layers, precipitation is restricted due to a higher cooling rate. For both LD coatings, the carbide's hardness increases compared to the initial mono-tungsten carbide (WC)-containing powder (2756 HV vs. 2200 HV). Such a high level of microhardness reflects the combined influence of a low level of thermal destruction of carbides during laser deposition and the formation of a boride-strengthening phase from the matrix powder. The thicker layer showed a higher wear resistance; weight loss was 20% lower. The changes in the thickness of the laser deposited Ni-WC coating altered its structure and wear resistance. © 2019 by the authors.Acknowledgments: This work was supported by the state orders of IMP UB RAS on the subjects “Laser”, “Structure”. The authors are grateful to the collective use center “Plastometry” of the Institute of Mechanical Engineering of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences for their help in conducting structural studies

Structure study of laser treated NiBSi/WC coatings on bronze substrate

Metal matrix composite layers like NiCrB-WC on the substrate of bronze C18150 were performed by laser deposition. The influence of layer thickness and operating parameters on the structural characteristics, microhardness, and crack susceptibility were analyzed. Rational technological modes were defined applied to a diode laser.Проведено сравнение металоматричных покрытий вида NiCrB-WC на основе из бронзы С18150, полученных лазерной наплавкой на основе из бронзы CuCrZr. Проанализированы зависимости изменений структурных характеристик, твердости, склонности к образованию трещин от толщины покрытий и технологических параметров. Определены рациональные режимы обработки с использованием диодного лазера

Wear-resistant nickel-based laser clad coatings for high-temperature applications

The effect of high-temperature processing on laser clad Ni-based coatings is studied. Annealing at 1025°C forms thermally stable framework structures with large chromium carbides and borides. As a result, improved hardness and wear resistance of the coating are maintained when heated to 1000°C. Stabilizing annealing also increases the frictional thermal resistance of the NiCrBSi coating. Under high-speed (3.1– 9.3 m/s) sliding friction, when the surface layer temperature reaches about 500 –1000°С and higher, the wear resistance of the coating increases by 1.7 – 3.0 times. The proposed approach to the formation of heat-resistant coatings is promising, in particular, for a hot deformation tool and other components of metallurgical equipment operating under high thermal and mechanical loads. Such products include crystallizer walls of continuous casting machines. For the walls, the development of laser cladding technology for wear-resistant composite coatings on copper alloys is relevant as an alternative to thermal spraying. The cladding of composite NiBSi-WC coatings of 0.6 and 1.6 mm thickness on a Cu-Cr-Zr bronze substrate heated to 200 – 250°C with a diode laser is considered. The presence of boron causes the formation of the W(C, B) carboboride phase, whose hardness is higher than that of WC in the initial powder. Depending on the thickness of coatings and, accordingly, on the duration of heating and the subsequent cooling, the process of secondary carboborides precipitation from the solid solution can be suppressed (in the “thin” coating) or activated (in the “thick” coating). This leads to a higher wear resistance under friction sliding 1.6 mm thickness coating. © 2019, Institute for Metals Superplasticity Problems of Russian Academy of Sciences. All rights reserved.Institute of Education Sciences, IES: АААА-А18-118020790147-4Russian Science Foundation, RSF: 19-79-00031АААА-А18-118020190116-6The work was supported by the state orders of IMP UB RAS on the subjects “Laser” and “Structure” №АААА-А18-118020190116-6 and IES №АААА-А18-118020790147-4. The study of the evolution of the structure of NiCrBSi coatings during heating was carried out with financial support from the Russian Science Foundation, grant № 19-79-00031. The structural studies were done on the equipment installed at the Plastometriya Collective Use Center of IES UB RAS

Восстановление стенок кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок из хромоциркониевой бронзы методом многопроходной сварки трением с перемешиванием

An innovative technology has been developed and implemented for the restoration and manufacturing of new mold copper plates for continuous casting machines (CCMs) using wear-resistant composite coatings. These copper plates significantly surpass the service life of imported copper plates featuring galvanic coatings, sometimes by up to 20 times. However, the pressing challenge of restoring the copper plates of molds once they have reached the minimum permissible thickness remains unresolved. This study aimed to explore the feasibility of restoring a plate composed of precipitation-hardening Cr–Zr bronze with the same material by employing friction stir lap welding (FSLW). The objectives were to examine the structure, quality, and hardness of the welded joint, alongside investigating the impact of heat treatment (quenching and aging). By utilizing multi-pass FSLW method with a rotating tool crafted from a heat-resistant alloy and overlapping (partially overlapping) successive passes, a welded joint with a thickness of ~5 mm was achieved, devoid of critical continuity flaws (cracks or voids). Within the bronze layer restored through FSW, a softening effect ranging from 85–105 HV1 was observed compared to the initial hardness of the bronze in its hardened and aged state while in service (116–126 HV1). This is attributed to recrystallization and overaging, specifically the coarsening of chromium particles within the Cr–Zr bronze due to the heating of the weld nugget (stir zone) to 600–700 °C. The observed softening effect during FSW can be effectively rectified through heat treatment involving dissolution of the hardening phases followed by aging, resulting in a hardness increase to approximately 120–150 HV1. The process of restoring copper plates to their original thickness via the progressive and environmentally friendly FSW method, followed be the subsequent application of wear-resistant composite coatings, presents the opportunity for an almost infinite operational cycle of molds. This advancement could potentially eradicate the necessity for Russia to rely on importing such molds copper plates.Разработана и практически реализована инновационная технология восстановительного ремонта и производства новых стенок кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) с износостойкими композиционными покрытиями, значительно (до 20 раз) превосходящих ресурс импортных стенок с гальваническими покрытиями. Однако нерешенной остается актуальная задача восстановления медных стенок (плит) кристаллизаторов после достижения ими минимально допустимой толщины. Целью работы являлось исследование возможности восстановления плиты из дисперсионно-твердеющей хромоциркониевой бронзы марки БрХЦр этим же материалом с использованием сварки трением с перемешиванием (СТП), изучение структуры, качества и твердости сварного соединения, а также влияния на его структуру и твердость термической обработки (закалки и старения). С применением многопроходной плоскостной СТП вращающимся инструментом из жаропрочного сплава при наложении (частичном перекрытии) последовательных дорожек получено сварное соединение толщиной ~5 мм без критичных дефектов сплошности (трещин, пор). В восстановленном способом СТП слое бронзы обнаружено разупрочнение до 85–105 HV1 по сравнению с исходной твердостью бронзы в закаленном и состаренном состоянии плиты, бывшей в эксплуатации (116–126 HV1). Это связано с рекристаллизацией и перестариванием (укрупнением частиц хрома) в Cr–Zr-бронзе в результате нагрева ядра сварки (зоны перемешивания) до температур 600–700 °С. Отмеченное разупрочнение при СТП может быть эффективно устранено термической обработкой (закалкой с последующим старением), приводящей к повышению твердости до 120–150 HV1. Восстановление медных плит до первоначальной толщины прогрессивным экологичным методом СТП с последующим нанесением износостойких композиционных покрытий открывает перспективы практически бесконечного цикла эксплуатации кристаллизаторов и исключения потребности России в их импорте

Influence of Heat Treatment on the Structure and Hardness of the NiBSi Coating

Экспериментальные исследования выполнены на оборудовании ЦКП «Пластометрия» ИМАШ УрО РАН.The effect of high-temperature heat treatment on the structure and microhardness of a NiBSi thermal spray coating was investigated. It was found that annealing at a temperature of 1025 °C, leading to the enlargement of the strengthening Ni3B phase, increases the thermal stability of the coating when heated to 900 °C.Исследовано влияние высокотемпературной термической обработки на структуру и микротвердость NiBSi покрытия, сформированного газотермическим напылением. Установлено, что проведение отжига при температуре 1025 °C, приводящего к укрупнению упрочняющей фазы Ni3B, повышает термическую стабильность покрытия при нагреве до 900 °C.Работа выполнена в рамках государственных заданий для ИФМ УрО РАН по темам «Структура» (№ АААА-А18–118020190116–6), «Лазер» и ИМАШ УрО РАН по теме № АААА-А18–118020790147–4

NICKEL BASED WEAR-RESISTANT COATING FOR HIGH-TEMPERATURE APPLICATIONS IN METALLURGY

The predominant role of strengthening phases in the abrasive wear resistance of NiCrBSi coatings and the highest efficiency of composite coatings application is established. The formation of thermally stable structures after high-temperature annealing is substantiated. The proposed approaches are used for the production of mold walls of continuous casting machines.Установлена превалирующая роль упрочняющих фаз в сопротивлении NiCrBSi.покрытий абразивному изнашиванию и наибольшая эффективность применения композиционных покрытий. Обоснован эффект формирования термически стабильных структур в результате высокотемпературного отжига. Предложенные подходы использованы в технологии производства стенок кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок.Работа выполнена в рамках государственных заданий ИФМ УрО РАН по темам «Структура» (№ АААА-А18-118020190116-6), «Лазер» и ИМАШ УрО РАН по теме № АААА-А18-118020790147-4

Attitudes of change and conservation as a basis for person development

Статья посвящена исследованию установок личности, предложен вариант операционализации понятия социальная реальность, получила развитие идея А. Н. Леонтьева о двух тенденциях - устойчивости и изменчивости - носителем которых является человек, создан инструментарий, позволяющий исследовать личность через направленность на социальную реальность.?The proposed study focuses on the attitudes of personality. We propose an alternative definition of the concept of «social reality». We develop the idea of A. N. Leontiev about two trends - the sustainability and variability - carrier of which is the person. And the toolkit is created, allowing research the person through an orientation on a social reality

Research of personality: attitudes to conservation and variation of social reality

Обсуждается диалектика «устойчивого - изменчивого», проявляющаяся в установках личности, описывается созданный автором инструментарий, позволяющий исследовать личностные и ситуационные факторы, определяющие направленность поведения человека на сохранение или изменение социальной реальности.The suggested article discusses the dialectics of «constant - changeable», which shows itself in personal attitudes, describes the author-created instruments, allowing the research of personal and situational factors that determine orientation of human's behavior towards conservation and variation of social reality

Attitudes for conservation and variation as a basis for personality typology construction

Обсуждаются установки личности на сохранение и изменение как основание для построения типологии личности, взаимосвязь установочных механизмов с личностными и мотивационными особенностями, типология личности по рассматриваемому критерию.The suggested article discusses personality attitudes for conservation and variation as a basis for personality typology construction, the interrelation between attitudinal mechanisms and individual and motivational features, personality typology in accordance with the criterion discussed