Turinys :

1. Švitintų volframo dangų mechaninių ir tribologinių savybių tyrimai, atlikti Poitiers Universitete, Prancūzijoje. Pranešėja: Birutė Bobrovaitė 2007.06.10 - 2007.06.30

2. Turinys: W dangų gavimas ir švitinimas Analizės metodai: EDX analizė; mikro - kietumo tyrimai; tribologinė analizė. Diskusijos

3. W dangų gavimui panaudota magnetroninio garinimo sistema W dangų gavimo parametrai: Ribinis slėgis p0 = 10-6 - 10-5Pa; Darbinis Ar dujų slėgis pd = 0.4Pa; Magnetrono katodo įtampa U = 200 - 500V; Magnetrono katodo srovė I = 0.25A - 1A; Priešįtampis U (bias) = 0-250V; Garinimo trukmė t = 15 – 90 min; Temperatūra T=200C.

4. W dangų švitinimas • Dangos buvo švitinamos argono jonais, vandenilio jonais ir argono ir vandenilio dujų mišinyje su nedideliu kiekiu anglies. • Švitinimui buvo naudojamas DC šaltinis; • Švitinimas atliktas prie skirtingų dujų slėgių: • 0,4 Pa, aukštame vakuume; • 3.6 Pa, žemame vakuume.

5. Dangų švitinimas W dangų švitinimas Atlikus dangų švitinimą išskirtos trys charakteringos W dangos paviršiaus sritys: • Centrinė švitinimo sritis, kur C readsorbcijos greitis viršija plazmos-bandinio erozijos greitį (A); • Intensyvaus švitinimo sritis, kur plazmos - bandinio erozijos greitis viršija C nudulkėjimo greitį (B); • Perėjimo sritis, kur plazmos erozijos greitis lygus C nudulkėjimo greičiui (T).

6. EDX Analizė Iš kaip giliai emituojami rentgeno spinduliai lygiaverčiai priklauso nuo kaip giliai susiformuoja antriniai elektronai. Priklausomai nuo bandinio tankio ir krintančio spindulio įgreitinančiosios įtampos skanavimo sritis yra maždaug 1/2 iki 2 mikronų gylyje.

7. EDX Analizė Volframo dangų švitintų argono dujų aplinkoje: žemame vakuume (a);ir aukštame vakuume (b). (a) (b)

8. Volframo dangų švitintų vandenilio dujų aplinkoje: žemame vakuume (a);ir aukštame vakuume (b) EDX Analizė (a) (b)

9. EDX Analizė Volframo dangų švitintų argono ir vandenilio dujų mišinyje: žemame vakuume(a);ir aukštame vakuume (b) (a) (b)

10. EDX Analizės rezultatai

11. Trintis atsiranda, kai du kūnai juda vienas kito atžvilgiu. Išorinė trintis laikoma, kai du, vienas kito atžvilgiu judantys, kūnai liečiasi paviršiais. Pagal judėjimo pobūdį yra išskiriama slydimo trintis, kai kūnų greičiai lietimosi taškuose yra skirtingi ar priešingos krypties. Tribologinė analizė Tribologinėms savybėms: nusidėvėjimo greičiui ir trinties koeficientui nustatyti buvo panaudota “pin on disc”technika. Parametrai analizės metu (visiems bandiniams ir jų skirtingoms švitinimo sritims): • apkrova – 2N; • slydimo greitis - 10mm/s; • slydimo ilgis - 80m; • trinties kelio spindulys, R–2mm; • pasirinkto kamuoliuko (pin ball), rubidžio skersmuo - 5000µm.

12. Tribologinė analizė, rezultatai Lentelėje pateikti švitintų prie skirtingų sąlygų volframo dangų trinties koeficientai.

13. Tribologinė analizė, rezultatai • Tribologinė analizė buvo atlikta naudojantis “pin on disc” technika. Kiekvieno matavimo metu pasirinktas slydimo ilgis - 80 m. Šio ilgio pakako norint išmatuoti pastovų trinties koeficientą rubidžio kamuoliukui neprasiskverbiant iki padėklo. • Išmatuotas trinties koeficientas pakankamai žemas visų bandinių. Trinties koeficientas priklauso nuo dangos grublėtumo. Didžiausias trinties koeficientas yra bandinio švitinto argono ir vandenilio dujų mišinyje prie žemo dujų slėgio ~0,39. Mažiausias trinties koeficientas yra bandinio švitinto argono jonais su anglies priemaišomis prie žemo dujų slėgio ~0,28. • Kuo danga kietesnė tuo mažesnis trinties koeficientas.

14. Mikro - kietumo analizė Vikerio kietumo analizės metu naudojamas piramidinės formos deimantinis identorius. Kietumui apskaičiuoti naudojamas įspaudo paviršiaus plotas ir pasirinkta apkrova: Apkrovos trukmė 10 - 15 sekundžių. Maksimali jėga apskaičiuojama iš apkrovos (load) iškrovos (unload) kreivių

15. Mikro - kietumo analizė • Analizė buvo atlikta prie trijų skirtingų apkrovų 150mN, 200mN, 300mN. • Matavimai prie skirtingos apkrovos buvo kartojamas keturis kartus. • Atstumas tarp spaudų - 40 µm. • Kuo kietesnė danga tuo mažesnis prasiskverbimo gylis.

16. Mikro - kietumo analizė Atlikta bandiniams švitintiems argono aplinkoje, vandenilio aplinkoje ir argono ir vandenilio dujų mišinyje; mažame (0.4Pa) ir dideliame (3.6 Pa) pasirinktų dujų slėgyje.

17. Lyginant visų švitintų prie skirtingų sąlygų bandinių trinties koeficientus pastebėta kad yra priklausomybė nuo anglies kiekio, kuo daugiau anglies tuo mažesnis trinties koeficientas. Kuo trinties koeficientas mažesnis tuo danga kietesnė. • Mikro-kietumas dangų švitintų argono aplinkoje prie mažo ir didelio slėgio yra beveik vienodas. • Atlikus kietumo analize pastebėta kad bandiniai su atitinkamu anglies kiekiu yra kietesni. Centrinė švitinimo srityje, kur C nudulkėjimo greitis viršijo plazmos-bandinio erozijos greitį dangos mikrostruktūra yra tankesnė kas gali įtakoti dangos kietumą ir tamprumą. • Perėjimo švitinimo srityje dangos kietumas išlieka maždaug lygus tik užneštos volframo dangos kietumui. Iš EDX rezultatų matome kad šioj srityje anglies atomų procentinis vidurkis yra mažas tai patvirtina kad anglies kiekis įtakoja dangos kietumą. • Intensyvioje švitinimo srityje kietumas yra mažesnis nei centrinėje. Tai susiję su dangos mikrostruktūra. Intensyvioje švitinimo srityje danga yra šiurkšti, netolygi todėl ji minkštesnė nei danga centrinėje švitinimo srityje, bet elastingesnė. • Nusidėvėjimo greitis (wear rate) proporcingas dangos kietumui, kuo danga kietesnė tuo nusidėvėjimo greitis mažesnis.

18. Palyginus visus bandinius, didžiausias Vikerio kietumas yra švitinto bandinio argono ir vandenilio aplinkoje (1/1) prie aukšto dujų slėgio (2,5Pa) – 1280 MPa. • Remiantis EDX rezultatais matome, kad šiame bandinyje anglie atomų procentinis vidurkis siekia beveik švitinto bandinio Ar aplinkoje prie aukšto dujų slėgio anglies atomų procentinį vidurkį – 85 at%. Tai patvirtina kad mikro-kietumas priklauso nuo anglies koncentracijos. • Taip pat tribologinės analizės rezultatai parodo kad šio bandinio trinties koeficientas mažiausias – 0.27. Tai patvirtina kad ši danga kiečiausia.