تاثیر فرآیند دوتایی نیتروژن دهی پلاسمایی و رسوب فیزیکی بخار بر ساختار آلیاژ Ti ۶Al ۴V

هدف از پژوهش حاضر ارزیابی و مقایسه مشخصه های ساختار سطحی آلیاژ Ti ۶Al ۴V پس از انجام دو فرآیند مهندسی سطح شامل فرآیند     نیتروژن دهی پلاسمایی و فرآیند دوتایی نیتروژن دهی پلاسمایی و لایه نشانی نیترید تیتانیم به وسیله رسوب فیزیکی از فاز بخار است. عملیات     نیتروژن دهی پلاسمایی در دماهای ۷۰۰، ۷۵۰، ۸۰۰ و °C۸۵۰ به مدت ۱۰ ساعت با ترکیب گاز نیتروژن و هیدروژن با نسبت ۴ به ۱ انجام شد. جهت انجام فرآیند دوتایی، لایه TiN به روش رسوب فیزیکی بخار به کمک پلاسمای قوس کاتدی، روی سطح نمونه های نیتروژن دهی پلاسمایی شده، نشانده شد. مشخصه یابی ساختار سطح و مقطع نمونه ها توسط میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، میکروسکپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنج تفکیک کننده انرژی (EDS)، پراش سنج پرتو ایکس (XRD) و سختی سنج ویکرز انجام شد. در حالی که لایه نشانی نیترید تیتانیم به تنهایی منجر به تشکیل فاز TiN-δ شده، نیتروژن دهی پلاسمایی آلیاژ Ti ۶Al ۴V، باعث ایجاد لایه ترکیبی، شامل فازهای -TiNδ و -Ti۲Nε، ناحیه غنی از آلومینیم و ناحیه نفوذی حاصل از نفوذ نیتروژن و تشکیل محلول جامد بین نشین، شده است. الگوهای پراش پرتو ایکس مربوط به فرآیند دوتایی نشان دهنده حضور هم زمان پیک های متعلق به فازهای تشکیل شده در اثر هر دو فرآیند است. هرچند ساختارهای حاصل از هرکدام از دو فرآیند به تنهایی سختی سطح را افزایش داده است، سختی سطح خارجی در شرایط پوشش دوتایی در مقایسه با نمونه های نیتروژن دهی پلاسمایی شده به طور قابل توجهی افزایش یافته است. فصل مشترک ممزوج شده لایه TiN (حاصل از فرآیند PVD) با لایه ترکیبی (حاصل از نیتروژن دهی پلاسمایی)  نقش مهمی در کارایی پوشش دوتایی داشته است. با افزایش دمای نیتروژن دهی پلاسمایی نه تنها نرخ تشکیل لایه TiN ایجاد شده با روش رسوب فیزیکی بخار افزایش یافته، بلکه پیوستگی لایه TiN به لایه ترکیبی نیز بهبود یافته است.