شماره راهنما :
1498 دكتري
پديد آورنده :
عبيداوي، علي
عنوان :
ساخت و بررسي خواص لايه هاي نازك شيشه فلزي پايه آهن تهيه شده به روش رسوب گذاري فيزيكي از فاز بخار
گرايش تحصيلي :
مهندسي مواد و متالورژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفده، [176]ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
علي شفيعي، احمد رضائيان
استاد مشاور :
پرويز كاملي، جي-وي لي
توصيفگر ها :
رسوب گذاري از فاز بخار , لايه نازك شيشه هاي فلزي پايه آهن , خواص مكانيكي , رفتار خوردگي , فولاد زنگ نزن 304
استاد داور :
سيروس جواد پور، محمود منير واقفي، مسعود عطاپور
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/09/09
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/09/10
چكيده فارسي :
چكيده در اين پژوهش اليه هاي نازك شيشه فلزي پايه آهن 5 Fe44Cr16Mo14Co7C10Si5B توسط روش هاي رسوب گذاري فيزيكي از فاز بخار كندوپاش مغناطيسي و پالس ليزر بر روي زير اليه هاي فوالد زنگ نزن403 شيشه و ويفر سيليكوني اعمال شدند در روش كندوپاش مغناطيسي تاثير جريان كندوپاش توان كندوپاش و در روش پالس ليزر تاثير تعداد پالس انرژي ليزر و ميدان مغناطيسي بر روي خواص فيلم ها بررسي شد همچنين براي بررسي پايداري حرارتي اليه هاي نازك شيشه فلزي 5 Fe44Cr16Mo14Co7C10Si5B در جريان كندوپاش 3 0 آمپر عمليات حرارتي در خال انجام پذيرفت به منظور بررسي اثر فسفر بر روي خواص اليه هاي نازك شيشه فلزي پايه آهن فيلم هاي 5 Fe46Cr23Mo14Co7B5Si و 5 Fe40Cr23Mo14Co7P6B5Si توسط روش كندوپاش مغناطيسي تهيه شدند در اين پژوهش به منظور پيش بيني تشكيل ساختار آمورف بعد از اليه نشاني از مدل مديما توسعه يافته و فاكتور دلتا استفاده شد همچنين بررسي كارايي مدل هاي ترموديناميكي مدل مديما و سينيتيكي اختالف سايز اتمي توسط اليه نشاني همزمان تارگت هاي CoCrFeMnNi و Si به چالش و بحث گذاشته شد تارگت هاي اليه نشاني با تركيب هاي فوق الذكرتوسط فرآيند متالورژي پودر آلياژسازي مكانيكي و فرآيند تف جوشي به كمك قوس پالسما ساخته شدند به منظور مشخصه يابي پالسما و تاثير جريان كندوپاش بر روي چگالي پالسما از تكنيك طيف سنجي نشري اپتيكي استفاده شد خواص ساختاري توسط پراش پرتو ايكس ميكروسكوپ الكتروني عبوري و گرماسنجي روبشي تفاضلي مورفولوژي سطح تركيب شيميايي و ضخامت اليه ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي زبري و توپوگرافي سطح توسط ميكروسكوپ نيروي اتمي خواص مكانيكي سختي و مدول االستيك توسط نانوفرورونده چقرمگي شكست به كمك دستگاه ميكروسختي و نانوفرورونده خواص سايشي توسط نانوخراش و در نهايت رفتارخوردگي توسط آناليز هاي الكتروشيميايي پوالريزاسيون پتانسيودايناميك پتانسيو استاتيك و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي انجام پذيرفت نتايج حاصل از آناليز فاز توسط اشعه ايكس نشان دهنده تشكيل ساختار آمورف و ايجاد اليه نازك شيشه فلزي در تركيب هاي 5 Fe44Cr16Mo14Co7C10Si5B در تمامي جريان هاي كندوپاش 1 0 2 0 و 3 0 آمپر در تركيب هاي 5 Fe46Cr23Mo14Co7B5Si و 5 Fe40Cr23Mo14Co7P6B5Si در غياب و در حضور فسفر و همچنين در تركيب 5 Fe44Cr16Mo14Co7C10Si5B در روش اليه نشاني پالس ليزر در پالس ها و انرژي هاي مختلف ليزر شد كه ساختار آمورف توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري و الگوي هاي الكتروني ناحيه انتخابي تاييد شد مدل مديماي توسعه يافته و فاكتور دلتا نيز براي تارگت هاي فوق الذكر تمايل تشكيل ساختار آمورف و ايجاد اليه نازك شيشه فلزي را پيش بيني كرده بود كه به خوبي با نتايج عملي در توافق بود همچنين استفاده از مدل هاي فوق الذكر جهت پيش بيني ساختارهاي آمورف و محلول جامد براي تركيب CoCrFeMnNiSiX در مقادير مختلف Si بسيار موثر بود استفاده از جريان هاي توان كندوپاش مختلف و افزودن فسفر در روش كندوپاش مغناطيسي و همچنين تغيير تعداد پالس انرژي ليزر و استفاده از ميدان مغناطيسي 022 ميلي تسال در روش پالس ليزر باعث تغيير در خواص ساختاري مانند مورفولوژي سطح ميكروساختار مقطع عرضي و زبري سطح شدند افزايش جريان توان كندوپاش از 1 0 به 3 0 آمپر در اليه هاي نازك شيشه فلزي باعث افزايش سختي و مدول يانگ به ترتيب تا 1 0 40 11 و 6 2 242 گيگا پاسكال افزايش مقاومت پالريزاسيون تا 88 2 مگا اهم در سانتي متر مربع افزايش چقرمگي شكست تا2 1 6 77 0 33 MPa m و همچنين كاهش ضريب اصطكاك تا 32 0 و در نهايت افزايش مقاومت به سايش شد افزودن فسفر نيز باعث افزايش سختي و مدول يانگ به ترتيب تا 1 0 03 01 و6 9 89 623 گيگاپاسكال افزايش چقرمگي شكست تا2 1 6 62 0 43 MPa m و افزايش چشمگير مقاومت پالريزاسيون تا 751 مگا اهم در سانتي متر مربع شد انجام عمليات حرارتي در خال اليه نازك شيشه فلزي پايه آهن 5 Fe44Cr16Mo14Co7C10Si5B تهيه شده توسط روش كندوپاش مغناطيسي در دماي 005 و استفاده از ميدان مغناطيسي 022 ميلي تسال در روش پالس ليزر باعث ايجاد ساختار آمورف نانوكريستالي شد مقاومت به خوردگي اليه هاي نازك شيشه فلزي پايه آهن با ساختار آمورف در مقايسه با اين ساختار كامپوزيتي آمورف نانوكريستالي بيشتر بود در صورتي كه خواص مكانيكي ساختار آمورف نانوكريستالي در اليه نازك پايه آهن تهيه شده با استفاده از روش كندوپاش باالتر بود به طوري كه سختي و مدول يانگ به ترتيب برابر با 2 51 و42 5 703 گيگاپاسكال بدست آمد كلمات كليدي رسوب گذاري از فاز بخار اليه نازك شيشه هاي فلزي پايه آهن خواص مكانيكي رفتار خوردگي فوالد زنگ نزن 403
چكيده انگليسي :
Synthesis and investigation of properties of Fe based Thin Film Metallic Glasses prepared by Physical Vapor Deposition Student name Ali Obeydavi Email address a obeydavi@ma iut ac ir Aliobeydavi1986@gmail com Date of submission September 22 2019 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree Ph D Language FarsiSupervisors Dr Ali Shafyei shafyei@cc iut ac ir Dr Ahmad Rezaeian a rezaeian@cc iut ac ir Advisors Dr Parviz Kameli kameli@cc iut ac ir Dr Jyh Wei Lee jefflee@mail mcut edu tw AbstractIn this study Fe based thin film metallic glasses TFMGs were applied to 304SS glass and Si wafersubstrates by DC magnetron sputtering and pulsed laser deposition In the magnetron sputteringmethod the effect of sputtering current sputtering power and in the pulsed laser deposition method the effect of pulse number laser energy and the magnetic field effect on the film properties wereinvestigated In addition in order to study the thermal stability of Fe44Cr16Mo14Co7C10Si5B5 TFMGsat the sputtering current of 0 3A heat treatment was performed in vacuum furnace at differenttemperatures In order to investigate the effect of phosphorus on the Fe based film properties Fe46Cr23Mo14Co7B5Si5 and Fe40Cr23Mo14Co7P6B5Si5 films were prepared by DC magnetronsputtering In this study extended Medima s model and Delta factor were used to predict theformation of amorphous structure after deposition The performance evaluation of thermodynamic Medima s model and kinetic atomic size difference models was also challenged and discussed bythe simultaneous deposition of CoCrFeMnNi and Si Targets Deposition targets were fabricated withthe above mentioned compounds by the powder metallurgy process mechanical alloying and sparkplasma sintering process Optical emission spectroscopy technique was used to characterize theplasma and the effect of sputtering current on plasma density Structural properties were carried outby X ray diffraction XRD transmission electron microscopy TEM and differential scanningcalorimetry DSC Surface morphology chemical composition and film thickness were performedby scanning electron microscopy SEM roughness and surface topography by atomic forcemicroscopy AFM Mechanical properties hardness and Young s modulus was performed bynanoindentation fracture toughness by optical microscopic and microhardness device wearproperties by nanoscratch and finally corrosion behavior by potentiodynamic potentiostatic andelectrochemical impedance spectroscopy Phase analysis results by X ray patterns show that theamorphous structure formation and the formation of TFMGs were obtained forFe44Cr16Mo14Co7C10Si5B5 target in all the sputtering currents 0 1 0 2 and 0 3A In addition theTFMGs with amorphous structure were formed in Fe46Cr23Mo14Co7B5Si5 andFe46Cr23Mo14Co6P6Si5B5 at the absence and in the presence of the P element as well as inFe44Cr16Mo14Co7C10Si5B5 target in the pulsed laser deposition method at the different laser pulsesand energies In addition the amorphous structure was confirmed by TEM and SAED patterns Theextended Medima s model and Delta factor for the afore mentioned targets predicted the tendency toform amorphous structures and to create TFMGs which was in good agreement with the practicalresults The use of the afore mentioned models was also very effective for predicting amorphous andsolid solution structures for CoCrFeMnNiSiX at different Si values Using the different sputtering
استاد راهنما :
علي شفيعي، احمد رضائيان
استاد مشاور :
پرويز كاملي، جي-وي لي
استاد داور :
سيروس جواد پور، محمود منير واقفي، مسعود عطاپور
