روشن سازی مکانیزم رسوب پاشش سرد با استفاده از ارزیابی طیف بینی الکترون اوژه
چکیده
رابطه بین مکانیزم رسوب پاشش سرد، ریز ساختار، و استحکام حاصل از قشر باید برای این فرآیند ابتکاری فهمیده شود تا بتواند عملی شود. مطالعات قبلی نشان داده که مکانیسم پوشش دهی بر قطع شدگی قشر اکسید طبیعی متکی است، به طوری که پیوند فلزی از طریق تماس مستقیم بین سطوح فلز رخ می دهد. در این مطالعه، مدل پیشنهادی بصورت آزمایشی با استفاده از آزمایش چسبندگی کششی کوچک و تجزیه طیف بین الکترون اوژه از سطح مشترک پیوندی تایید شده است. از آنجا که تغییر شکل برشی در نوک ( قطب جنوب) ذرات ورودی اتفاق نمی افتد، قشر اکسیدی شکسته نمی شود، بطوریکه استحکام پیوند ضعیف است. در مقابل، در لبه بیرونی ذره با حفظ سطح استحکامی که به علت تغییر شکل خمیری بزرگ از ماده مبنا تجاوز می کند پیوند فلزی رخ می دهد. این پدیده به عنوان «مشکل قطب جنوب» شناخته می شود و با وجود اینکه چسبندگی موضعی قوی است می تواند منجر به کاهش استحکام چسبندگی کلی شود. با این حال، مشاهدات دقیق در بخش هایی از رسوبات، ذراتی را نشان داد که در سرتاسر تمام سطح خود چسبیده بودند. این امر اشاره می کند که حالت تلاقی ایجاد شده می تواند کنترل شده باشد، از این رو می توان بر مشکل قطب جنوب غلبه کرد و استحکام چسبندگی را بهبود بخشید.
1. مقدمه
روش پاشش سرد (CS) یک روش کاملا جدیدی از رسوب ذرات است [1-3]. مهمترین ویژگی این روش این است که ذرات ذوب نمی شوند. بدین معنی که ذرات فلزی با قطر چند میکرومتر تا ده ها میکرومتر، بر زیرلایه (بستر) تاثیر می گذارند و با حفظ حالت جامد، رسوبی را شکل می دهد که می تواند به لایه ایی با ضخامت ده ها میکرومتر به چند سانتیمتر ضربه وارد کند. این فرآیند با ذوب فلز همراه نیست و مزایای زیادی را در نتیجه متفاوت بودن از روش های معمول پاشش حرارتی ارائه می کند. بنابراین، انتظار می رود که به عنوان ساخت-بعدی بهسازی-سطح و تکنولوژی تولید افزایشی پذیرفته شود (4،5(.
4. نتیجه گیری
استحکام چسبندگی سطحی رسوب مس پاشش سرد شده روی یک زیرلایه آلومینیومی با انجام آزمایش های کششی اندازه گیری شد. این آزمایش ها سطح مشترک پیوندی ایجاد شده توسط آزمایش های چسبندگی را با نتایج تجزیه های عنصری نشان دادند.
تجزیه عنصری بر سطوح شکستگی با استفاده از یک تجزیه گر AES انجام شد که وضوح بسیار بیشتری نسبت به روش SEM-EDX ارائه می دهد و رابطه بین وضعیت قشر اکسید طبیعی نازک در سطح مشترک و استحکام چسبندگی مورد بررسی قرار گرفت.
Abstract
The relationship between the cold spray deposition mechanism, microstructure, and strength of the resulting film must be understood for this innovative process to be practical. Previous studies have suggested that the coating mechanism is reliant on breaking the natural oxide film such that metallic bonding occurs through direct contact between the metal surfaces. In this study, the proposed model was experimentally verified by a small tensile adhesion test and auger electron spectroscopy analysis of the bonding interface. Since shear deformation does not occur at the tip (south pole) of the incoming particle, the oxide film is not broken, such that the bonding strength is weak. In contrast, at the outer edge of the particle, metallic bonding occurs, attaining a level of strength that exceeds that of the base material due to the huge plastic deformation. This phenomenon is known as the “south-pole problem,” and can lead to a decrease in the overall adhesion strength despite the local adhesion being strong. However, detailed observations revealed, in parts of the deposits,particles that had adhered across their entire surface. This suggests that, provided the collision state can be controlled, it is possible to overcome the south-pole problem and improve the adhesion strength.
1. Introduction
The cold-spray (CS) method is a completely new particle deposition method [1–3]. The most important feature of this method is that the particles are not melted. That is, metallic particles with a diameter of several micro-meters to several tens of micro-meters impact a substrate and, while remaining solid, form a deposit that can be built up into a layer with a thickness of several tens of micro-meters to several centimeters. The process does not involve the melting of the metal, and offers many advantages as a result of being fundamentally different from conventional thermalspraying methods. Therefore, it is expected to be adopted as a next-generation surface-modification and additive manufacturing technology [4,5].
4. Conclusion
The interfacial adhesion strength of a cold-sprayed copper deposition on an aluminum substrate was measured by performing tensile tests. These tests exposed the bonding interface, produced by the adhesion tests, with the results being superior to those of elemental analysis.
Elemental analyses were performed on the fracture surfaces using an AES analyzer, which offers a much better resolution than the SEM-EDX method, and the relationship between the state of the thin natural oxide film at the interface and the adhesion strength was evaluated.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1 مقدمه
2 روش آزمایشی
2.1 شرایط پاشش سرد
2.2 آزمایش چسبندگی کششی کوچک
2.3 تجزیه طیف بین الکترون اوژه (AES)
3 نتایج و شرح مطلب
3.1 استحکام چسبندگی رسوب سرد پاشش شده
3.2 مشاهده SEMسطح مشترک شکستگی
3.3 ارزیابی AES درمورد اکسید باقیمانده برروی سطح مشترک رسوب
3.4 خصوصیات منطقه خوب پیوند شده
3.5 منطقه خوب پیوند یافته که در آن اکسید حذف می شود
4 نتیجه گیری
منابع
Abstract
1. Introduction
2. Experimental Method
2.1. Cold-spray conditions
2.2. Small tensile adhesion test
2.3. Auger electron spectroscopy (AES) analysis
3. Results and Discussion
3.1. Adhesion strength of cold-sprayed deposition
3.2. SEM observation of fracture interface
3.3. AES evaluation of oxide remaining on deposition interface
3.4. Features of well-bonded region
3.5. Area ratio of well-bonded zone from which oxide is eliminated
4. Conclusion
References
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه