Elastická izotropie nástřiků studenou kinetizací

Elastic Isotropy of Cold Sprayed Coatings

abstract

en

Resonant ultrasound spectroscopy (RUS) was applied to analyze the elastic anisotropy of thick Cu, Al, Ti, and Ni coatings prepared by cold-spraying, and to determine the respective elastic moduli. The results show that for all studied materials the coatings exhibit only negligible deviations from perfect isotropy. Moreover, especially for the Cu and Al coatings the obtained elastic constants (Young's modulus, shear modulus and bulk modulus) are comparable with those of the same material in polycrystalline bulk. Significant differences in the internal friction parameters of the individual coatings were recorded and were shown to be correlated with the respective elastic stiffnesses. Based on the results, strain accommodation mechanism of cold spray deposits is further suggested in the paper.

Metodou vysokotlaké studené kinetizace byly připraveny tlusté nástřiky Cu, Al, Ti a Ni, z nichž byly následně vyříznuty vzorky bez substrátu. Následně byla metodami rezonanční ultrazvukové spektroskopie (RUS) analyzována elastická anizotropie materiálu nástřiků a byly stanoveny příslušné moduly. Výsledky ukázaly, že všechny nástřiky vykazují jen nepatrné odchylky od perfektní izotropie (2-3%). Dále pak bylo zjištěno (zejména pro nástřiky Cu a Al), že elastické konstanty nástřiků (Youngův modul, smykový modul, objemový modul) jsou srovnatelné s odpovídajícími polykrystalickými objemovými materiály. Byly též detekovány značné rozdíly v hodnotách vnitřního tření jednotlivých nástřiků a byla prokázána jejich souvislost s elastickými tuhostmi. Na základě výsledků byl v práci navržen mechanismus přizpůsobení se deformaci na základě pokluzu subrzn.

Resonant ultrasound spectroscopy (RUS) was applied to analyze the elastic anisotropy of thick Cu, Al, Ti, and Ni coatings prepared by cold-spraying, and to determine the respective elastic moduli. The results show that for all studied materials the coatings exhibit only negligible deviations from perfect isotropy. Moreover, especially for the Cu and Al coatings the obtained elastic constants (Young's modulus, shear modulus and bulk modulus) are comparable with those of the same material in polycrystalline bulk. Significant differences in the internal friction parameters of the individual coatings were recorded and were shown to be correlated with the respective elastic stiffnesses. Based on the results, strain accommodation mechanism of cold spray deposits is further suggested in the paper.

kinetické nanášení; CGDS; elastické vlastnosti; kovy a slitiny; depozice; rezonanční ultrazvuková spektroskopie

Kinetic spray; CGDS; Elastic properties; Metals and alloys; Deposition; Resonant Ultrasound Spectroscopy

10.12.2015

University of Limoges

Limoges

1–16

16