Microstructure Evaluation and High-Temperature Wear Performance of Hard Protective Layer Deposited on Titanium Alloy via Laser Metal Deposition (LMD)

Samar Reda Al‑Sayed; Haytham Elgazzar; Adel Nofal

doi:10.1007/s12540-021-01160-x

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자료유형: 학술저널

저자정보: Samar Reda Al‑Sayed (Cairo University) Haytham Elgazzar (Central Metallurgical Research and Development Institute (CMRDI)) Adel Nofal (Central Metallurgical Research and Development Institute (CMRDI))

저널정보: 대한금속·재료학회 Metals and Materials International Metals and Materials International Vol.28 No.11

발행연도: 2022.11

수록면: 2,822 - 2,835 (14page)

DOI: 10.1007/s12540-021-01160-x

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To improve the poor wear resistance of titanium and its alloys, a blended powder consisting of 60 wt% tungsten carbide(WC) and 40 wt% NiCrSiBC was produced by Laser Metal Deposition (LMD) on the surface of Ti–6Al–4V (α + β) titaniumalloy. A 3 KW TRUDISK 3001 Yb:YAG disk laser (1030 nm wavelength) attached with a coaxial jet nozzle coupled with apowder feeding system was used in this study. Different powder feeding rates were used aiming to make the LMD processmore economic. In addition, the deposited layer performance at elevated temperature was also evaluated. The results showedcrack-free structures when using the optimized conditions. At a powder feeding rate of 20 ɡ min−1, the matrix structure consistsof a small continuous network of WC granular clusters in a solid solution of Cr in Ni and Ti alloy matrix. In contrast,at higher powder feeding rates of 40 and 60 ɡ min−1, such granular clusters transformed into mostly fragile needle-type androd-type W2Cthat grew epitaxially from the surface of the partially melted WC particles, respectively. The results showedan increase by more than four folds in the microhardness values of the clad layers in addition to a significant wear resistanceat 500 °C compared to that of Ti–6Al–4V substrates. A reduction by 66% in the friction coefficient at 60 ɡ min−1 wasrecorded as compared with the as-received samples. Such improvement in surface properties at elevated temperatures meetsthe industrial requirements for such engineering alloys.

#Laser metal deposition · Ti–6Al–4V · NiCrSiBC alloy · Tungsten carbide · Wear resistance

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Samar Reda Al‑Sayed

소속기관 Cairo University

주요연구분야 공학 > 재료·에너지공학 > 재료공학

논문수 1 이용수 1

Haytham Elgazzar

소속기관 Central Metallurgical Research and Development Institute (CMRDI)

주요연구분야 공학 > 재료·에너지공학 > 재료공학

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Adel Nofal

소속기관 Central Metallurgical Research and Development Institute (CMRDI)

주요연구분야 공학 > 재료·에너지공학 > 재료공학

논문수 1 이용수 1

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