Creeaza.com - informatii profesionale despre


Evidentiem nevoile sociale din educatie - Referate profesionale unice



Acasa » referate » chimie
PROPRIETATILE STRATURILOR SUBTIRI DE TiC

PROPRIETATILE STRATURILOR SUBTIRI DE TiC



 PROPRIETATILE  STRATURILOR  SUBTIRI  DE  TiC

   Au fost determinate adancimea stratului de carbura si nitrura de titan, precum si microduritatea Vickers  a  acestor  straturi.

            ADANCIMEA STRATULUI


    Adancimea stratului de carbura si nitrura de titan a fost determinata atit cu ajutorul microscopului cit si cu ajutorul aparatului Kalotest, existent  la I.M.F. Bucuresti.

   Principiul de lucru al aparatului Kalotest consta in realizarea unei calote ce sectioneaza stratul  de TiC depus. Calota se obtine prin antrenarea in rotatie, cu ajutorul unui motoras electric, a unei bile din otel care aluneca pe suprafata placutei acoperite dupa ce, in prealabil, aceasta a fost unsa cu pasta diamantata cu granulatia diamantului de 10 mm.

   Dupa o perioada de 5 minute bila de otel realizeaza, cu ajutorul pastei diamantate, o calota sferica. Diametrul bilei de otel : D = 12 mm.

   Deoarece diametrul calotei realizate este mult mai mic decat diametrul bilei, calculul grosimii stratului se poate face  simplu, cu valorile x si y, date de relatia de mai jos:

                        S =      , unde R = raza bilei.

Fig.1 Calota sferica in stratul de TiC Marire  x 50

  Au fost determinate adancimile straturilor a trei placute aschietoare.

   Rezultatele sunt prezentate in tabelul urmator:

Proba

Durata mentinere    [h]

Raza

bilei 

[mm]

X

[mm]

Y

[mm]

Adancime strat

[mm]

1.    

6

6

98

735

12

2.    

4

6

62

434

  5,5

3.    

5

6

83

580

  8

 Observatii.

   Rezultatele obtinute pentru adancimea straturilor subtiri de TiC masurate cu aparatul Kalotest sunt in concordanta cu valorile masurate prin analiza microscopica, dar ceva mai mici.

   Grosimea stratului depus creste cu durata de mentinere la temperatura regimului de lucru.

   Deoarece  la  I.M.F.  Bucuresti  sunt   acceptate   pentru  straturile  de  TiC  adancimi  de 4-8 mm, durata de mentinere de 4 h cand folosim ca materie prima ferotitanul si respectiv 2h cand folosim span de titan este optima.

MICRODURITATEA

  

   Determinarile s-au efectuat la microscopul Neophot, dotat cu microduritmetru.

   Au fost supuse incercarilor placute aschietoare  cu straturi subtiri de TiC, cu grosimi de strat  de 6  mm,8mm si 10 mm.

   Penetratorul  a fost aplicat timp de 15 secunde cu  microsarcini de marimi diferite  : 1; 2; 5; 10 ; 25 si 50 gf.

   S-a lucrat cu urmatoarele mariri:

                        ocular              noc = 10

                        tambur nt    =   5         

                        obiectiv           nob  = 36

   O diviziune de pe obiectiv este egala cu 0,01 mm.

   In aceste conditii, unei diviziuni de pe ocular ii corespunde o valoare x, care se determina  din relatia: 

                                                400  X  = 14,5 0,01  T  0,00036 mm.

   Deci, o diviziune de pe ocular are valoarea  egala cu  0,36 mm .

   Diagonala urmelor s-a masurat in diviziuni.

   Au fost obtinute urmatoarele valori medii ale diagonalelor urmelor:

Numarul

determi-

narilor

Timp

apasare

[s]

Numar

diviziuni

Diagonala

d

[mm]

d2

[mm]

Sarcina

[ N ]

Microduritate

HV0,05

[MPa ]

1.    

15

2,17

0,78

0,62

0,001

30200

2.    

15

3,05

1,10

1,23

0,002

30150

3.    

15

4,86

1,75

3,08

0,005

30100

4.    

15

6,9

2,48

6,16

0,010

30080

5.    

15

10,8

3,92

15,42

0.025

30050

6.    

15

115,4



5,55

30,90

0.050

30000

 Observatii

   Rezultatele obtinute sunt in concordanta cu datele din literatura de specialitate care indica pentru carbura de titan o microduritate  HV0,05 ~ 30000 MPa (aproximativ  30000 N/mm2),  iar pentru carbura de wolfram si carbura de tantal (carburile din componenta substratului), o microduritate HV 0,05= 17000 MPa.

Proiectarea si realizarea instalatiilor pentru obtinerea  straturilor subtiri de nitruri si carburi , cu  caracteristici bine definite , prin tehnologia C.V.D. a necesitat multe variante constructive.


   In figura 2 sunt prezentate instalatiile cu cuptor orizontal ,cu cuptor vertical,si cu cuptor cilindric.

Fig.2a.Forma reactorului de depunere chimica din vapori


Fig.2b. Modul de fixare al reactorului in cuptor


Fig.2c.Instalatie de depunere  chimica  Fig.2d.Instalatie de depunerechimica

    din vapori - cuptor orizontal                din vapori - cuptor vertical

            


                                Fig.2 e.Instalatie de depunere  chimica 

                                           din vapori    cuptor cilindric

   3. Microduritate straturilor subtiri de TiN

   Incercarea de microduritate Vickers se face conform cu STAS 7057 - 78, se executa cu sarcini de 0,0098 - 9,80 N (0,001 1,0 kgf.).

   Microduritatea se calculeaza cu relatia:

            HV0,05 =  = 0,102 × 1,8544 ×  = 0,1891×  ;

unde,    F - exprimat in N.

            HV =  = 1,854 4 ×  ;  

unde:  F - exprimat in kgf / mm2

             d - diagonala medie a urmei  ;  d = [mm].

Determinarea experimentala.

   - determinarea s-a facut pe un microscop Neophot prevazut cu microduritmetru.

   - dupa  etalonarea  prealabila, o diviziune  citita  pe  micrometrul  ocular    reprezinta  0,287 mm. pe proba.

        noa × x =  nob  × 0,01 mm.

      400 × x = 11,5 0,01  T  x = 0,287 mm / diviziune.

Rezultatele obtinute sau trec intr-un tabel de forma

    Placuta acoperita cu TiN

Numarul

determi-

narilor

Timp

apasare

[s]

Numar

diviziuni

Diagonala

   d

  [mm]

   d2

[mm2]

Sarcina

 [N ]

Microduritate

HV0,o5

    [ MPa ]

1.

15

2,78

0,80

0,64

0,001

28520

2.

15

3,97

1,14

1,31

0,002

28310

3.

15

6,30

1,81

3,28

0,005

28260

4

15

8,88

2,56

6,58

0,010

28180

5.

15

14,11

4,05

16,5

0,025

28090

6.

15

20,03

5,75

33.11

0,050

28000

    Concluzii

    Determinarile s-au efectuat pe  placute acoperite cu straturi subtiri deTiN  cu grosimi diferite de 6mm,8mm si 10mm . Microduritatea nu este o constanta,ca duritatea Vickers,cu toata asemanarea geometrica a amprentelor,ci scade in general cu cresterea sarcinii de incercare,fiind functie de marimea amprentei.

    Probele   de    microduritate   demonstreaza   inca   o   data   ca  avem TiN, valoarea HV0.05 = 28000 MPa (aproximativ 28000 N/mm2) concorda cu datele din literatura de specialitate.

4.  Acoperiri cu straturi multiple



          carburi, nitruri, boruri

 Placutele acoperite cu straturi multiple trebuie sa aibe o grosime totala de aproximativ 10 mm,fiecare strat este foarte subtire avand diferite functii legate de caracteristicile lor.

 In ceea ce priveste cerintele care se impun pachetului de straturi subtiri, acestea sunt de maximum de rezistenta la compresiune, combinata cu o buna rezistenta la impact, respectiv o mai buna rezistenta la rupere, ca si o buna rezistenta la temperaturi inalte si la soc termic.

   Atata timp cat rezistenta la uzura este asigurata in principal de stratul de acoperire si substratul trebuie sa prezinte proprietati de rezistenta la uzura, pentru a nu permite prea repede dupa penetrarea spatiului stratificat, sa se distruga muchia aschietoare. Din acest motiv straturile utilizate in prezent sunt in numar de doua pana la maxim patru cu tenacitati variate. Acest pachet de straturi subtiri constituie in stratul depus, ca performanta, o rezultanta a performantelor fiecarui strat in parte. Calitatile care sunt urmarite la realizarea straturilor de acoperire sunt in afara de rugozitatea buna a suprafetei si o buna puritate a stratului combinata cu o mare uniformitate de granulatie a stratului.  Astfel, primul strat aplicat direct pe substrat este format pentru o mai buna aderenta a stratului si de obicei este carbura de titan, TiC.

   Acest prim strat trebuie sa posede proprietati de dilatare termica similare cu cele ale substratului si este urmat de alt strat cu proprietati de mare rezistenta la uzura, de exemplu TiN. Prin subimpartirea stratului in doua sau mai multe straturi subtiri (TiN + B N ) sau (TiC + B4 C ) si alegand o anumita forma optima a acestei combinatii de straturi , este posibil sa se imbunatateasca considerabil rezistenta muchiei aschietoare. In cazul multistraturilor: TiC + TiN;   TiC + B4 C   sau  TiN + BN , suprafata este mai neteda , lina, fara asperitati si practic fara cristalizare aparenta.

   Evident, din acest motiv straturile multiple de acoperire ofera premisele unei mai bune comportari la aschiere si a unei mai mari rezistente la uzura.  

   Natura si grosimea stratului au fost identificate cu ajutorul microsondei electronice JXA- 3A in urmatoarele conditii experimentale :                        

          - tensiune de accelerare: 20 KeV .

          - elemente analizate         : Ti ; B ; Co ;W.

          - liniile utilizate                :  TiKL    BKL ; CoKL; WKL.

          - tensiune contor               : 1720 V .

          - cristal                              : quartz .

S-au identificat fazele cristaline de tip TiC si TiN  , B4 C si  BN  .                                    

Tinand cont ca atenuarea radiatiei X se face dupa legea exponentiala :

I = I0 e- m x

unde :

                    I = intensitatea finala a radiatiei

                    I0 =  intensitatea initiala a radiatiei

                    m = coeficient de absorbtie masic

                    X =grosimea materialului absorbant

si comparindu-se dependenta radiatiei X a Mo in zona acoperita si neacoperita a probei,s-a determinat in zona masuratorii, grosimea stratului .

   Schema si principiul microanalizorului de raze X cu sonda electronica sunt prezentate in figurile 1 si 2.


Fig 1

      1 - tun de electroni

2 - lentila electromagnetica            condensatoare

      3 - fascicol de electroni

4 - lentila electromagnetica     obiectiv

5 - spectrometre de raze X

      6 - proba

      7 - obiectiv optic

      8 - microscop optic



           Fig. 2

           1 - proba

           2 - detector de electroni retrodifuzati

           3 - facicol de electroni colimat pe proba

           4 - detector de raze X

Placuta acoperita cu doua straturi

TiC+TiN

Grosime de strat = 8,5mm

HV0,05 = 2950 kgf/mm2

Placuta acoperita cu doua straturi

TiC+B4 C

Grosime de strat = 10mm

HV0,05 = 3045 kgf/mm2

Placuta acoperita cu doua straturi

TiN+BN

Grosime de strat = 9mm

HV0,05 = 2785 kgf/mm2

CONCLUZII

1.     S-au proiectat si construit instalatii proprii la scara de laborator dar care pot fi transpuse in industrie cel putin pentru productii mici;

2.     Tetraclorura de titan se obtine direct in incinta de tratament termic prin utilizarea acidului clorhidric vapori ,trecut peste ferotitanul (sau titanul pur) incandescent

3. S-a stabilit temperatura suportului de ~1050oC pentru ca  TiN sa se poata realiza, permitand o depunere corespunzatoare a stratului subtire de TiN;

4.  S-a   stabilit debitul optim de ~1l/h pe suprafata de placute de 8500mm2, care sa asigure o cantitate suficienta de gaze in reactor, pentru a  permite o depunere corespunzatoare de TiN;

5. Realizarea straturilor de TiC depinde de conditiile de lucru: de temperatura    care este de ~1120oC, de debitul la mentinere  care este de 0,8l/h pe suprafata de 7000 mm2 de placute si de durata de mentine ;

6. Rezultate bune s-au obtinut pentru mentineri de 4h, obtinandu-se grosimi de strat optime de aproximativ 6mm in cazul TiC;

7. Grosimea stratului depus creste cu durata de mentinere la temperatura regimului de lucru;

8. Straturile multiple  sunt in numar de 2 pana la maxim 4 cu tenacitati variate, din acest motiv si substratul trebuie sa prezinte proprietati de rezistenta la uzura , pentru a nu permite prea repede sa se distruga muchia  aschietoare, dupa penetrarea spatiului stratificat;

9. Straturile multiple au o grosime de strat de aproximativ 10 mm. si sunt compuse din straturi foarte subtiri,  avand diferite functii ,legate de caracteristicile lor;

10.  Pachetul de straturi subtiri constituie  in stratul depus, ca performanta, o rezultanta a performantelor fiecarui substrat in parte;

11.  Primul strat, aplicat direct pe substrat, este pentru o mai buna aderenta a   stratului si de obicei este carbura de titan, TiC;Carbura de titan trebuie sa posede proprietati de dilatare termica  similare cu cele ale  substratului ;

12.  Straturile multiple de TiC/ TiN ,TiC/NbC si respectiv TiN/NbN  prezinta o suprafata mai neteda, lina, fara asperitati si practic fara cristalizare aparenta;

13.  Acoperirea cu  straturi subtiri de TiN si TiC a placutelor widia,  suprima totalitatea inconvenientelor unei topografii relativ rugoase a carburilor sinterizate obisnuite, conservand rezistenta mecanica convenabila a materialului;

14.  Stratul incepe sa-si piarda tenacitatea daca grosimea lui creste considerabil,depasind grosimea de 10mm,in special datorita scaderii caracteristicilor de rezistenta. Scaderea rezistentei mecanice combinata cu cresterea tensiunilor interne,conduce la crapaturi si spargeri ale stratului;

Lucrarea de laborator nr.2

Determinarea micoduritatii straturilor subtiri

   Duritatea determinata prin metoda Brinell, Vickers sau Rockwell reprezinta duritatea medie a agregatului cristalin, deoarece suprafata urmei lasata de penetrator acopera o suprafata care contine un numar mare de graunti cristalini . Pentru determinarea duritatii unui singur graunte cristalin se folosesc aparate numite microdurimetre , ce efectueaza asa numita operatie de luare a microduritatii.

   Un micrometru este de fapt un microscop care are asociata cu lentila frontala a obiectivului o mica piramida de diamante .Zona circulara a ocularului din jurul piramidei de diamant serveste pentru iluminare si cercetare . Dupa asezarea diamantului pe grauntele a carui duritate se determina se aplica sarcina cu ajutorul unui dispozitiv special . Masurarea diagonalei urmei se face cu ajutorul ocularului, care este prevazut in acest scop cu fire reticulare si cu surub micrometric . Notand cu d – diagonala urmei, microduritatea se determina cu relatia de mai jos :

            HV0,05 =  = 0,102 × 1,8544 ×  = 0,1891×  ;

unde,    F - exprimat in N.

            HV =  = 1,854 4 ×  ;  

unde:  F - exprimat in kgf / mm2

             d - diagonala medie a urmei  ;  d = [mm].

    Determinarea experimentala.

   - determinarea s-a facut pe un microscop Neophot prevazut cu microduritmetru.

   - dupa  etalonarea  prealabila, o diviziune  citita  pe  micrometrul  ocular    reprezinta  0,287 mm. pe proba.

        noa × x =  nob  × 0,01 mm.

           

400 × x = 11,5 0,01  T  x = 0,287 mm / diviziune.

Rezultatele obtinute sau trec intr-un tabel de forma

 Placuta acoperita cu TiN

Numarul

determi-

narilor

Timp

apasare

[s]

Numar

diviziuni

Diagonala

   d

  [mm]

   d2

[mm2]

Sarcina

 [gf ]

Microduritate

HV0,05

    [ MPa ]

1.

15

2,78

0,80

1

2.

15

3,97

1,14



2

3.

15

6,30

1,81

5

4

15

8,88

2,56

10

5.

15

14,11

4,05

25

6.

15

20,03

5,75

50

    Concluzii

    Determinarile s-au efectuat pe  placute acoperite cu straturi subtiri deTiN  cu grosimi diferite de 6mm,8mm si 10mm . Microduritatea nu este o constanta,ca duritatea Vickers,cu toata asemanarea geometrica a amprentelor,ci scade in general cu cresterea sarcinii de incercare,fiind functie de marimea amprentei.

Probele   de    microduritate   demonstreaza   inca   o   data   ca  avem TiN, valoarea HV0.05 = 28000 MPa (aproximativ 28000 N/mm2) concorda cu datele din literatura de specialitate.

Microduritatea straturi subtiri de TiC

Au fost supuse incercarilor placute aschietoare  cu straturi subtiri de TiC, cu grosimi de strat  de 6  mm,8mm si 10 mm. Penetratorul  a fost aplicat timp de 15 secunde cu  microsarcini de marimi diferite  : 1; 2; 5; 10 ; 25 si 50 gf.

   S-a lucrat cu urmatoarele mariri:

                        ocular              noc = 10

                        tambur nt    =   5         

                        obiectiv           nob  = 36

   O diviziune de pe obiectiv este egala cu 0,01 mm.

   Deci, o diviziune de pe ocular are valoarea  egala cu  0,36 mm .

   Diagonala urmelor s-a masurat in diviziuni.

   Au fost obtinute urmatoarele valori medii ale diagonalelor urmelor:

Numarul

determi-

narilor

Timp

apasare

[s]

Numar

diviziuni

Diagonala

d

[mm]

d2

[mm2]

Sarcina

[ N ]

Microduritate

HV0,05

[MPa ]

7.    

15

2,17

0,78

0,001

8.    

15

3,05

1,10

0,002

9.    

15

4,86

1,75

0,005

10. 

15

6,9

2,48

0,010

11. 

15

10,8

3,92

0.025

12. 

15

115,4

5,55

0.050

 Observatii

   Rezultatele obtinute sunt in concordanta cu datele din literatura de specialitate care indica pentru carbura de titan o microduritate  HV0,05 ~ 30000 MPa (aproximativ  30000 N/mm2),  iar pentru carbura de wolfram si carbura de tantal (carburile din componenta substratului), o microduritate HV 0,05= 17000 MPa.








Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2019 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 PROIECT DE LECTIE Clasa: I Matematica - Adunarea si scaderea numerelor naturale de la 0 la 30, fara trecere peste ordin
 Proiect didactic Grupa: mijlocie - Consolidarea mersului in echilibru pe o linie trasata pe sol (30 cm)
 Redresor electronic automat pentru incarcarea bateriilor auto - proiect atestat
 Proiectarea instalatiilor de alimentare ale motoarelor cu aprindere prin scanteie cu carburator

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 Lucrare de diploma - eritrodermia psoriazica
 ACTIUNEA DIPLOMATICA A ROMANIEI LA CONFERINTA DE PACE DE LA PARIS (1946-1947)
 Proiect diploma Finante Banci - REALIZAREA INSPECTIEI FISCALE LA O SOCIETATE COMERCIALA
 Lucrare de diploma managementul firmei “diagnosticul si evaluarea firmei”

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 CONTABILITATEA FINANCIARA TESTE GRILA LICENTA
 LUCRARE DE LICENTA - FACULTATEA DE EDUCATIE FIZICA SI SPORT
 Lucrare de licenta stiintele naturii siecologie - 'surse de poluare a clisurii dunarii”
 LUCRARE DE LICENTA - Gestiunea stocurilor de materii prime si materiale

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 Proiect atestat informatica- Tehnician operator tehnica de calcul - Unitati de Stocare
 LUCRARE DE ATESTAT ELECTRONIST - TEHNICA DE CALCUL - Placa de baza
 ATESTAT PROFESIONAL LA INFORMATICA - programare FoxPro for Windows
 Proiect atestat tehnician in turism - carnaval la venezia




Reducerea in sisteme complexe
PROPRIETATILE STRATURILOR SUBTIRI DE TiC
Analiza apei minerale naturala necarbogazoasa (plata) DORNA
Efectul Gibbs – Marangoni
Sulfuri
PROCESE DE OXIDARE (AFINARE)
Trecerea electronilor prin materie


Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu