مواد و ساخت پیشرفته

برای بهبود سختی سطح و مقاومت در برابر سایش آلیاژ تیتانیوم، می توان یک لایه نیترید در سطح آلیاژ تیتانیوم در هنگام نیترید کردن گازی لیزر تشکیل داد.

نکته مهم این است که لایه نیترید تحت تأثیر وضعیت یونیزاسیون نیتروژن (مولکول های نیتروژن یا اتم ها و یون های نیتروژن) است. تاکنون هیچ گزارش تحقیقاتی در مورد وضعیت یونیزاسیون نیتروژن یا تأثیر آن روی لایه نیترید در طی نیتریداسیون لیزر فیبر آلیاژهای تیتانیوم ارائه نشده است.

در مطالعات اخیر، تصاویر تابشی که با دوربین پرسرعت گرفته شده اند و طیف های انتشاری که با طیف سنج فیبری جمع آوری شده اند، برای مطالعه حالت یونیزاسیون نیتروژن استفاده شده است. به دنبال آن، به منظور بررسی تأثیر وضعیت یونیزاسیون نیتروژن بر روی لایه نیترید ، مقدار نیتروژن و اکسیژن سطح با یک میکروآنالیز پروب الکترونی اندازه گیری شد و مورفولوژی سطح لایه نیترید توسط میکروسکوپ الکترونی نوری و روبشی بررسی شد. نتایج تجربی نشان داده است که چگالی توان لیزر برای القای یونیزاسیون نیتروژن در هنگام نیتریداسیون گازی لیزر فیبر آلیاژ Ti-6Al-4V بسیار کم است. همچنین مولکولهای نیتروژن انرژی کمتری نسبت به پلاسمای نیتروژن (اتمها و یونهای نیتروژن) و سرعت واکنش آهسته تری با آلیاژ تیتانیوم داشتند که منجر به محتوای نیتروژن کم و تشکیل چندین عیب در لایه نیتریده شدند. در این مطالعه نشان داده شده است رابطه بین اکسیداسیون و نیتریدینگ رقابتی است. یعنی نیتروژن و اکسیژن برای واکنش با آلیاژ تیتانیوم رقابت می کنند. به همین ترتیب ، مقدار نیتروژن کم منجر به محتوای اکسیژن زیاد شده و سطح نیترید به رنگ زرد طلایی با نشانه های سیاه رنگی می شود.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S025789722100428X