Fabrication and Microstructure of Diffusion Alloyed Layers on Pure Magnesium Substrate/ Wytwarzanie I Struktura Dyfuzyjnych Stopowych Warstw Na Magnezie

Abstract

Alloyed layers on pure magnesium were created by means of the heating of the magnesium sample covered with Al+Zn powders mixture containing 20 wt.% Zn and 40 wt.% Zn in vacuum furnace. The microstructure and related composition of the alloyed layers were investigated using optical microscopy and scanning electron microscopy equipped with an energy dispersive X-ray system (EDS). The results revealed that the microstructure, thickness and microhardness of the obtained layers depended on the Zn content in the powder mixture. The alloyed layers were composed of the Mg-Al-Zn intermetallic phases and Mg-based solid solution containing Al and Zn. The multi-phase layer was diffusion bonded with magnesium substrate. The thickness of the layer fabricated by the heat treatment in contact with a powder mixture containing 40 wt.% Zn was twice as high as compared to that obtained with the powder mixture containing 20 wt.% Zn. The hardness value of the alloyed layers was much higher than that of the magnesium substrate.Keywords: magnesium, alloyed coating, Mg-Al-Zn intermetallic phases, hardnessWarstwy stopowe na magnezie zostały wytworzone poprzez wygrzewanie próbek w kontakcie z mieszankami proszków Al+Zn zawierającymi 20% mas. Zn i 40% mas. Zn w piecu próżniowym (oznaczone jako: Al20Zn i Al40Zn). Badania struktury i składu chemicznego przeprowadzono na mikroskopie optycznym oraz elektronowym mikroskopie skaningowym wyposażonym w mikroanalizator rentgenowski. Wyniki badań wykazały, że mikrostruktura, grubość oraz mikrotwardość otrzymanych warstw zależą od zawartości Zn w mieszankach proszków. Warstwy stopowe składały się z faz międzymetalicznych Mg-Al-Zn i roztworu stałego Al i Zn w Mg i były dyfuzyjnie połączone z podłożem-magnezem. Grubość warstwy wytworzonej na podłożu magnezowym poprzez wygrzewanie próbek w kontakcie z mieszanką proszków zawierającą 40% mas. Zn była dwa razy większa w porównaniu do warstwy otrzymanej w mieszance zawierającej 20% mas. Zn. Twardość otrzymanych warstw stopowych była znacznie wyższa w porównaniu do twardości podłoża.

Surface alloying of magnesium and AZ91 by thermochemical treatment in a medium containing zinc chloride and potassium chloride

“…The experimental results presented in this paper show that the zinc-enriched layer can be formed on magnesium or AZ91 by thermochemical treatment using a medium containing the zinc chloride and potassium chloride mixture. It is noteworthy to mention that the use of zinc chloride as the source of zinc atoms during heat treatment is a less costly method than the use of metallic powders as a source of diffusion elements [27][28][29][30][31][32][33][34][35][36]. Zinc chloride is cheaper and more easily available than metallic powders.…”

“…During heating, active atoms from the outside source diffuse into and react with magnesium, which results in the formation of intermetallic phases in the surface layer. The solid media used in thermochemical treatment include pure alu-minium powder or aluminium and zinc powder mixtures [27][28][29][30][31][32][33][34][35][36]. An alloyed layer fabricated in pure aluminium contains Mg-Al intermetallic phases.…”

Analysis of mechanical effects of wire electrodes in micralloyoing process using electrical discharge

“…Wpływa to na wygładzania pików chropowatości powstałych podczas wyładowań elektrycznych, a jednocześ-nie wzrasta temperatura obrabianej powierzchni. W ywniku opisywanych oddziaływań uzyskuje się poprawę właściwości tak utworzonych warstw [5,9,10,16]. W wielu przypadkach stosowane ściernić o zdeterminowanej geometri może być nieskuteczna metoda obróbki [2,4] Statyka i kinematyka tarczy szczotkowej Istotnym elementem oddziaływania w powyżej opisanych procesach jest narzędzie -elektroda szczotkowa.…”

One-Step Fabrication and Localized Electrochemical Characterization of Continuous Al-Alloyed Intermetallic Surface Layer on Magnesium Alloy

“…Large numbers of strategies have been developed to prepare Mg-Al alloyed diffusion coatings, which can be divided into two categories: one-step processes and multi-step processes. One-step processes include packed powder cementation [14,[16][17][18][19][20][21][22][23], chemical vapor deposition (CVD) [24,25], vacuum aluminizing [26][27][28][29], laser cladding [30][31][32], etc. Among them, packed powder cementation has been widely used due to its simplicity, low equipment requirement and good applicability for complex-shaped components.…”