Microstructure and properties of a wear resistant Al-25Si-4Cu-1Mg coating prepared by supersonic plasma spraying

  • PDF / 2,966,040 Bytes
  • 8 Pages / 592.8 x 841.98 pts Page_size
  • 15 Downloads / 187 Views

DOWNLOAD

REPORT


Microstructure and properties of a wear resistant Al–25Si–4Cu–1Mg coating prepared by supersonic plasma spraying Tian-shun Dong 1,2),*, Ming Liu 3), Yang Feng 1),*, Guo-lu Li 1), and Xiao-bing Li 1) 1) School of Materials Science and Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China 2) Key Laboratory for New Type of Function Material in Hebei Province, Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China 3) National Key Laboratory for Remanufacturing, Academy of Armored Forces Engineering, Beijing 100072, China (Received: 26 October 2019; revised: 17 December 2019; accepted: 20 December 2019)

Abstract: A high content silicon aluminum alloy (Al–25Si–4Cu–1Mg) coating was prepared on a 2A12 aluminum alloy by supersonic plasma spraying. The morphology and microstructure of the coating were observed and analyzed. The hardness, elastic modulus, and bonding strength of the coating were measured. The wear resistance of the coating and 2A12 aluminum alloy was studied by friction and wear test. The results indicated that the coating was compact and the porosity was only 1.5%. The phase of the coating was mainly composed of α-Al and β-Si as well as some hard particles (Al9Si, Al3.21Si0.47, and CuAl2). The average microhardness of the coating was HV 242, which was greater than that of 2A12 aluminum alloy (HV 110). The wear resistance of the coating was superior to 2A12 aluminum alloy. The wear mechanism of the 2A12 aluminum alloy was primarily adhesive wear, while that of the coating was primarily abrasive wear. Therefore, it is possible to prepare a high content silicon aluminum alloy coating with good wear resistance on an aluminum alloy by supersonic plasma spraying. Keywords: coating; high silicon aluminum alloy; microstructure; mechanical properties; wear resistance

 

1. Introduction In recent years, high content silicon aluminum alloys have attracted  to  investigations  into  its  performance  (e.g.,  high specific strength, good thermal conductivity, and wear resistance) and potential applications [1–2]. Many countries have studied  the  production  of  engine  cylinder  liners  with  high content silicon aluminum alloys instead of cast iron, aiming to realize the manufacture of all-aluminum engine [3]. Currently, high content silicon aluminum alloys are mainly prepared  using  a  spray  forming  technology  [4–6].  The  PEAK company of Germany has adopted a spray forming technology  to  produce  a  high  content  silicon  aluminum  alloy (Al–25Si–4Cu–1Mg) cylinder liner, which has been applied to Benz V6 and V8 engines. Nevertheless, a spray forming process has to be performed in a vacuum, it has many technological parameters, and it is a complicated operation. Additionally,  there  are  too  many  defects  produced  by  spray forming to meet the requirements of application. Therefore, hot extrusion treatment and heat treatment aging strengthening are needed to eliminate defects and improve mechanical    

properties, which makes the spray formed high content silicon aluminum alloy costly and ineffi