Magnetic characterization of expanded austenite phase formed on nitrogen ion implanted 316 stainless steel alloy
Azot iyonu implante edilmiş 316 paslanmaz çelik alaşımında oluşan genişletilmiş östenit fazının manyetik karakterizasyonu
- Tez No: 382933
- Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Östenitik paslanmaz çelikler teknolojik olarak önemli alaşımlardır ve çeşitli ortamlarda korozyona karşı yüksek direnç gösterirler. Fakat yine de bu malzemelerin bazı eksiklikleri bulunmaktadır; oldukça yumuşak malzemelerdir ve aşınmaya karşı duyarlıdırlar. Buna bağlı olarak yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi sıklıkla istenen bir durumdur. İyon demeti teknikleri bu malzemelerin yüzey özelliklerini geliştirmede geniş ölçüde kullanılmaktadır. Bu malzemelere iyon demeti teknikleri ile 400 ºC civarı altlık sıcaklığında azot yüzey modifikasyonu yapılması, yüksek N içerikli bir fazın oluşumuna yol açmaktadır. Genişlemiş östenit fazı (γN) olarak bilinen bu faz, paslanmaz çeliğin üzerinde sert ve aşınma direnci yüksek tabakalar oluşturur. Buna ilaveten bu fazın bir başka özelliği de yüksek miktarda azotun kafes yapısına girerek genişletmesinden dolayı oluşan manyetik yapısı ile bağıntılıdır. Mevcut çalışmada, düşük-enerji yüksek-akım iyon implantasyonu yoluyla östenitik 316 paslanmaz çelik (316 SS) üzerinde oluşan genişlemiş östenit tabakalarının yapısal ve manyetik özelliklerine dair yeni veriler sunulmuştur. Azot iyon implante edilmiş tabakaların faz ve kompozisyon analizi, yüzey topografisi ve manyetik özellikleri, XRD, SEM, AFM, MFM, VSM ve MOKE'u içeren deneysel tekniklerin birleşimiyle incelenmiştir. Azot implantasyonları, yaklaşık 400 °C civarlarında sabit sıcaklıkta, 30, 90 ve 240 dakika işlem sürelerinde gerçekleştirilmiştir. Nispeten düşük enerji (0.7 keV) ve yüksek akım (2 mA/cm2) iyon demeti koşulları uygulanmıştır. Yukarıda bahsedilen teknikler yardımıyla, γN oluşumu ve başlıca ferromanyetik karakteristiğiyle ilgili güçlü bulgular sunulmuştur. MFM görüntüleme, azot implante edilmiş tabakaların şerit biçimli domen yapılarını ortaya koymuştur. VSM ve MOKE, bu tabakaların histeresis eğrilerini göstermiştir. MFM, VSM ve MOKE analizleri, γN tabakalarındaki ferromanyetizmanın varlığını açıkça sunmuştur. Ferromanyetik yapı, azot miktarına bağlı (atomca yaklaşık % 28) yüksek kafes genişlemeleriyle ilişkilendirilmiştir (yaklaşık % 10). Bir arayer safsızlığı olan azot, 316 SS alaşımının yüzey merkezli kübik kafes yapısını genişletmekte, diğer bir deyişle demir-demir atomları arası mesafe artmakta, bu da güçlü ölçüde manyetik etkileşime etki etmektedir.
Özet (Çeviri)
Austenitic stainless steels (SSs) are technologically important alloys and highly resistant to corrosion in a variety of environments. Nevertheless, these materials have a few drawbacks; they are rather soft materials and susceptible to wear. Correspondingly, an improvement of the surface properties is often desirable. Ion beam techniques are widely used to enhance surface properties of these alloys. Surface modification of austenitic SSs by nitrogen ion beams at moderate substrate temperatures near 400 ºC, leads to the formation of a high N content phase. This phase, known as an expanded austenite phase, γN, creates a hard and wear resistant layer on the stainless steel. Additional property of this phase is related to its magnetic structure due to the large amount of nitrogen insertion and corresponding lattice expansion. In the current study, new data corresponding to structural and magnetic nature of the expanded austenite layers on austenitic 316 SS by low-energy, high-flux nitrogen ion implantation are presented. Phase and compositional analyses, surface topography and magnetic features of the nitrogen ion implanted layers were studied by a combination of experimental techniques involving XRD, SEM, AFM, MFM, VSM and MOKE. Nitrogen implantations were performed for 30, 90 and 240 minutes of processing time, at a fixed temperature near 400 °C. Relatively low-energy (0.7 keV) and high-flux (2 mA/cm2) ion beam conditions were carried out during the implantation. Combination of the aforementioned techniques provides strong evidence for the formation of the γN phase with mainly ferromagnetic characteristics. MFM imaging reveals stripe-like domain structures of the nitrogen ion implanted layers. Both VSM and MOKE analyses display hysteresis loops of the layers. Ferromagnetism in the γN layers are manifested by MFM, VSM and MOKE analyses. Ferromagnetic structure is linked to large lattice expansions ( ̴ 10 %) due to high nitrogen contents ( ̴ 28 at. %). As an interstitial impurity, nitrogen dilates fcc lattice of 316 SS i.e. Fe-Fe distance is increased, which strongly influences the magnetic interactions.
Benzer Tezler
- Structural and magnetic characterization of nitrogen ion implanted stainless steel and cocrmo alloys
Azot iyon implante edilmiş paslanmaz çelik ve cocrmo alaşımlarının yapısal ve manyetik karakterizasyonu
MEHMET FİDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Bölümü
PROF. DR. ORHAN ÖZTÜRK
- The Modification of expandable polystyrene with alpha-methylstyrene and various types of silicones
Köpük polistirenin alfa-metilstiren ve muhtelif tipte silikonlarla modifikasyonu
GÜRKAN SUNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2002
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSELİ UYANIK
- Üç-boyutlu biyobasım için yeni kompozit biyomürekkep geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of new composite bioinks for three-dimensional bioprinting
MURAT TANER VURAT
- Synthesis and characterization of PEG-b-PLA copolymer for the targeted nano drug delivery systems
Hedeflendiricili ilaç taşıyıcı nano sistemler için PEG-b-PLA kopolimerinin sentez ve karakterizasyonu
ÇİĞDEM ÇAKICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACER AYŞEN ÖNEN
DR. ÖZGÜR YILMAZ
- Yüksek Si içeriğine sahip Fe-Si alaşımlarının üretiminde alternatif bir yöntem: Ergimiş tuz elektrolizi
An alternatif method in production of high Si content Fe-Si alloys: Molten salt electrolysis
OĞUZ KAĞAN COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR