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
- Tez No: 386974
- Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Ion beam surface modification methods can be used to create hard and wear resistant surface layers with enhanced corrosion resistance on austenitic stainless steels (SS) and CoCr base alloys using nitrogen ions. This is mainly due to the formation of high N content phase, γN, at relatively low substrate temperatures from about 350 to 450 ºC. This surface layer is known as an expanded austenite layer. Different N contents and diffusion rates depending on grain orientations as well as anisotropic lattice expansion and high residual stresses are some peculiar properties associated with the formation of this phase. Another peculiar feature of the expanded austenite phase is related to its magnetic character. In this study, new data related to the magnetic nature of the expanded austenite layers on austenitic stainless steel (304 SS) and CoCrMo alloy by nitrogen plasma immersion ion implantation (PIII) are presented. Magnetic behaviour, nitrogen distribution, implanted layer phases, surface topography, and surface hardness were studied with a combination of experimental techniques involving magnetic force microscopy, SIMS, XRD, SEM, AFM and nanoindentation method. The experimental analyses indicate that the low temperature samples clearly show the formation of the expanded austenite phase, while the decomposition of this metastable phase into CrN precipitates occurs at higher temperatures. As a function of the processing temperature, phase evolution stage for both alloys follows the same trend: (1) initial stage of the expanded phase, γN, formation; (2) its full development, and (3) its decomposition into CrN precipitates and the Cr-depleted matrix, fcc γ- (Co,Mo) for CoCrMo and bcc α-(Fe,Ni) for 304 SS. MFM imaging reveals distinct, stripe-like ferromagnetic domains for the fully developed expanded austenite layers both on 304 SS and CoCrMo alloys. Weak domain structures are observed for the CoCrMo samples treated at low and high processing temperatures. The images also provide strong evidence for grain orientation dependence of magnetic properties. The ferromagnetic state for the γN phase observed here is mainly linked to large lattice expansions due to high N content.
Özet (Çeviri)
İyon demeti yüzey modifikasyon metotları, azot iyonları kullanarak ostenitik paslanmaz çelikler ve CoCrMo baz alaşımlarının yüzeylerinde sert ve gelişmiş korozyon direncine sahip sert yüzey tabakaları oluşturmak için kullanılabilir. Bu durum başlıca 350 - 450 ºC gibi görece düşük altlık sıcaklıklarında yüksek N içeren γN fazı oluşumundan ileri gelir. Bu tabaka genişlemiş ostenit tabakası olarak bilinir. Farklı N içeriği ve difüzyon hızına bağlı olarak tane yönlenmeleri ile birlikte anizotropik kafes genleşmesi ve yüksek artık gerilmeler bu fazın oluşumuna has özelliklerdir. Genişlemiş ostenit fazına has bir diğer ilginç özellik de bu fazın manyetik karakteri ile ilgilidir. Bu çalışmada, ostenitik paslanmaz çelik (304 SS) ve CoCrMo alaşımı üzerinde azot plazma daldırma iyon implantasyonu ile oluşturulan genişlemiş ostenit tabakalarının manyetik doğası ile ilgili yeni veriler sunulmuştur. Manyetik davranış, azot dağılımı, implantasyon tabakası fazları, yüzey topografisi ve yüzey sertliği manyetik kuvvet mikroskopisi, SIMS, XRD, SEM, AFM ve nanoindentasyon metotlarını içeren deneysel teknikler bileşimiyle incelenmiştir. Deneysel analizler, düşük sıcaklıktaki numunelerin açık bir şekilde genişlemiş ostenit tabakası oluşumu gösterdiğine işaret ederken, yüksek sıcaklarda yarıkararlı bu faz CrN çökeleklerine dönüşür. Faz gelişim aşamaları her iki alaşım için de işlem sıcaklığının bir fonksiyonu olarak aynı trendi takip eder: (1) genişlemiş faz, γN, oluşumunun başlangıç evresi; (2) tam gelişmesi ve (3) CrN çökeleklerine ve Cr fakir matrikse bozunması (CoCrMo için fcc γ-(Co,Mo) ve 304 SS için bcc α-(Fe,Ni)). MFM görüntülemesi, hem 304 SS hem de CoCrMo alaşım yüzeylerinde tam oluşmuş genleşmiş ostenit tabakaları için belirgin, şerit şeklinde ferromanyetik domainler ortaya çıkarmıştır. Düşük ve yüksek sıcaklıklarda işlem görmüş CoCrMo numunelerinde zayıf domain yapıları gözlenmiştir. Görüntüler ayrıca manyetik özelliklerin tane hizalanmasına olan bağımlılığı hakkında güçlü deliller sağlamaktadır. γN fazında gözlenen ferromanyetik durum temel olarak yüksek N içeriği nedeniyle oluşan aşırı kafes genişlemelerine bağlanmıştır.
Benzer Tezler
- 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
ÖZGÜN KARATAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Metalurji Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN ÖZTÜRK
- Glisin, triptofan, lösin ve fenilalanin amino asitlerinin Co(II), Ni(II), Cu(II) ve Zn(II) geçiş metalleri ile komplekslerinin sentezi, yapısal karakterizasyonu ve biyolojik uygulamaları
Synthesis, structural characterization and biological application of complexes of glycine, tryptophane, leucine and phenylalanine amino acids with Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II) transition metals
ALİYE KAŞARCI HAKAN
- N2o2 tipi yeni schiff bazı ligand ve komplekslerinin sentezi, karakterizasyonu ve ilaç ön maddesi olarak etkilerinin incelenmesi
Synthesis, characterization of N2O2 TYPE novel schiff base ligands and their complexes and investigation of effects as drug precursor
MUSTAFA TÜRKMENOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KimyaErzincan Binali Yıldırım ÜniversitesiFarmasötik Bilimler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜMEYRA TUNA YILDIRIM
- Yeni schiff bazı ligand ve bazı metal komplekslerinin sentezi, karakterizasyonu ve ilaç ön maddesi olarak etkilerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of effects as A drug precursor of novel schiff base ligand and some metal complexes
FERİT OKTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KimyaErzincan Binali Yıldırım ÜniversitesiFarmasötik Bilimler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜMEYRA TUNA YILDIRIM
- Manyetit ve manyetit benzeri killerin atık su arıtımında kullanılabilirliği
Applicability of magnetite and magnetic clays in waste water treatment
ÖZLEM ŞAHİN GÜRBÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜLEDA ENGİN