تحقیق متالورژی فیزیكی

تحقیق متالورژی فیزیكی

بخشهایی از متن:

خلاصه مطلب : تركیب سطح فولاد آلیاژی پایین بعد از قرار گیری یون نیتروژن با روش طیف نمایی فوتوالكترون پرتوایكس (XPS) مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت.

تأثیر آن پیوند بر روی سختی مكانیكی از طریق میزان سختی دندانه ای كه بیش از مقیاس میكرو بود مورد ارزیابی قرار گرفت. ویژگی شیمیایی سطح نمایانگر شكل گیری لایه نازك غنی از نیتروژن و كربن و سیلیسیم بود. بر طبق مشاهدات ، آهن نقش كمی در تركیب شیمایی و ساختار سطح اصلاح شده ایفا نمود. در مقایسه با سختی نمونه اولیه كه معادل GPa 10 بود.

سختی مكانیكی سطح دارای پیوند یون نیتروژن GPa35 تا GPa50 بود.

تصور می شود كه سختی بیش از اندازه بالای مشاهده شده بر روی سطح و در سطح زیرین (لایه فرعی) نتیجه اصلاح و تغییر شیمیایی جهت شكل گیری لایه اصلاح شده از نیترید كربن محتوی عنصر تقویتی سیلیسیم بود. شواهد حاصل از شیوه طیف نمایی فوتوالكترونی پرتوایكس (XPS) و فرورفتگی نانو نشان می دهند كه اتصالات و پیوندهای C-N در سطحی نزدیك به احتمال فراوان از انواع SP³ می باشد كه در یك تركیبی مشابه در ساختار متبلور Bc₃N₄ قابل انتظار می باشد.

...

1- مقدمه

نیتروژن دهی و كربن دهی به خوبی در فرآیندهای صنعتی به منظور ایجاد سختی برای سطوح فولادی استفاده می شوند. فرآیندهای نیتروژن دهی و كربن دهی، به ویژه ایجاد سختی برای سطوح فولادی استفاده می شوند. فرایندهای نیتروژن دهی و كربن دهی، به ویژه در كاربردهای صنعتی نیازمند مقاومت در برابر فرآیند سایش استفاده می شوند.

درچنین مواردی ، سختی از طریق شكل گیری كربیدها یا نیتریدهای نیمه پایدار و یا ساختار مارتنزیتی بر روی سطح فولاد، به وجود می آید.

حداكثر سختی چنین تغییرات سطحی معمولاً كمتر از GPa15 می باشد.

گسترش زمینه های تحقیقاتی به ویژه از طریق تكنولوژیهای جدیدتر تغییر سطح و رسوب لایه های نازك شامل توسعه سطوح سخت تر می شود. جهت اصلاح ویژگی های مقاومت سایشی موادی كه به طور معمول استفاده می شوند سختی و مدول های بالاتری نیاز می باشد.

ایجاد اصلاح و تغییر بیشتر در سطح نیازمند كاربرد دیگر مواد ضروری مانند زنگ زدگی و مقاومت فرسودگی می باشد. فرآیندها ، هم اكنون جهت رسوب لایه های با سختی بسیار بالا بر روی لایه های زیرین نسبتاً گزم موجود می باشند.

این موارد شامل تكنیكهای پوششی لایه الماس و شماری از فرآیندهای جدید می شود.

این فرایندهای جدید به منظور رسوب گذاری گرم یا سرد لایه های شبه الماس توسعه می یابند.

اگرچه رسوب مستقیم لایه بر طبق نتایج مورد نظر می باشد با این حال در شماری از فرآیندها حدود ومرز فیزیكی و طبیعی كه همچنان بین لایه پوششی سخت و لایه زیرین وجود دارد.

به عنوان یك چالش تكنیكی باقی می ماند و مانع استفاده از چنین فرآیندهایی و كاربرد آنها در زمینه مقاومت سایش می شود. پیوند و قرار گرفتن یون تواناییهایی در زمینه تولید تركیبات جدید و ساختارهایی دارد كه از طریق وسایل معمولی قابل دسترسی نمی باشند.

از آنجایی كه این فرآیند، فرآیندی نامتعادل می باشد ، امكان این كه شكل گیری حالتهای نیمه پایدار جدید باقی بماند، وجود دارد. در واقع ، این فرآیند مسیر مورد نظر جهت تركیب فاز پیش بینی شده ساختار متبلور Bc₃N₄ را از لحاظ تئوری نشان می دهد.

...

انواع یونهای نیتروژن به صورت انبوه به كمك آهن رباهای الكتریكی انتخاب می شوند. این آهنرباهای الكتریكی به كمك یك منبع قدرت خارجی كنترل می شوند.

در این آزمایش ولتاژهای شتاب از KeV20 تا KeV30 بودند. آهن رباهای تنقیلمی كمكی مورد استفاده قرار گرفتند تا عبور باریكه یون از میان روزنه ای در یك صفحه گرافیتی بر روی ظرف فاراده را تنظیم كنند. وقتی تنظیم تكمیل می شود نمونه آزمایش جایگزین صفحه گرافیتی باریكه از لحلاظ كامپیوتری مورد بررسی دقیق و اكسن در موقعیت 50 هرتز عمودی قرار می گیرد و آن نمونه آزمایش به طور مكانیكی ، توسط موتور تنظیم شده كامپیوتر بیرونی در حركت افقی نوسانی در عرض آن باریكه یونی حركت می كند. این امر امكان تأثیر متقابل باریكه یكنواخت را با نمونه آزمایش فراهم می كند. جریان باریكه یونی در طول قرارگیری یون، جهت تعیین و ارزیابی مجموع بارالكتریكی یون نیتروژن تنظیم و كنترل می شود. جای گیری یون متفاوت از 1 تا 10³mc×2 بود و حد متوسط ناحیه ای كه در آن یون قرار گرفت بیش از ناحیه 4mc²×4 بود. محدوده ناحیه ای كه یون در آن قرار داشت 4 تا 10¹⁷cm²×8 است.