دانلود رایگان ترجمه مقاله آلیاژهای منیزیم و مکانیسم رشد پوشش های سرامیکی (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۱۵)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1875

تجزیه و تحلیل مشخصه رشد
برای مشخصه رشد پوشش MAO توسط حالت جریان بالا، شکل ۴, فرآیند تغییر پویای ضخامت پوشش در دو طرف را نشان می دهد. این را می توان دید که نرخ رشد دو طرف اساساً همزمان بدون تفاوت بزرگ است. نرخ رشد تقریباً نزدیک به ۰ قبل از ۷۰ ثانیه است، یعنی، تنها یک لایه بسیار نازک بر روی سطح تشکیل می شود که اندازه گیری دقیق آن مشکل است. در مرحله رشد سریع MAO از ۷۰ تا ۲۰۰ ثانیه، ضخامت فیلم دو طرف هر دو به طور قابل توجهی افزایش می یابد و نرخ رشد نیز به مقدار کرانی خود ۱۳٫۴۳ میکرومتر / دقیقه و ۱۲٫۸۷ میکرومتر / دقیقه می رسد. در مقایسه با مرحله قبل، نرخ رشد پس از ۲۰۰ ثانیه به درجه خاصی کاهش می یابد، به جز ضخامت پوشش همه اضلاع، به طوری که دو طرف پوشش می توانند اساساً با هم رشد کنند. با این حال تخلیه بر یک طرف متمرکز می شود و منجر به ادامه افزایش تا پایان در یک نرخ ثابت ۳٫۳۰ میکرومتر / دقیقه می شود. در نهایت، ضخامت پوشش متوسط ۶۶ میکرومتر است. از قوانین بالا می توان حدس زد که بودجه انرژی در دسترس فراهم شده توسط جریان بالا برای برآورده سازی الزام تخلیه در رشد فیلم در همان سمت توسط MAO جریان-پایین کافی است. در نتیجه، دو طرف پوشش ساخته شده توسط MAO کم انرژی با هم در اول فرآیند MAO رشد کردند اما به طور غیر همزمان در فرآیند اواخر MAO به طور مداوم در پایان [۱۲] تکامل یافتند.

قاعده فرآیند پویا در رشد پوشش MAO نشان می دهد که ضخامت پوشش با تنظیم پارامترهای فرایند به منظور برآورده سازی نیازهای مختلف در مهندسی قابل کنترل است.
۳٫۴٫ تجزیه و تحلیل رشد پوشش به سمت داخل و رشد به بیرون
دیاگرام شماتیک رشد پوشش MAO در آلیاژ منیزیم در شکل. ۵ نشان داده شده است. خطوط تکه تکه, سطح اصلی آلیاژ منیزیم را نشان می دهد، h به معنی ضخامت کل پوشش، a به معنی ضخامت قسمت رشد به بیرون و b به معنای ضخامت قسمت رشد به درون [۱۵] است. H1 به معنی ضخامت کلی نمونه پس از MAO است. H0 به معنی ضخامت نمونه خالی است. H1 H0 هر دو توسط میکرومتر اندازه گیری شدند.

در حال حاضر، نظرات مختلف در مورد نظریه مکانیسم رشد هنوز [۸-۱۰،۱۳] وجود دارد. در این مقاله، مشکل رشد به سمت داخل و به بیرون در حالت جریان بالا به طور مناسب بررسی شده است. شکل. ۶ نشان می دهد که مقادیر ضخامت رشد به سمت داخل و به بیرون, هر دو در مراحل اول و دوم کم هستند و تنها یک فیلم بسیار نازک در سطح بستر تشکیل می شود. در مرحله رشد سریع MAO (70-200 ثانیه)، ضخامت هر دو رشد به سمت داخل و بیرون به طور قابل توجهی تغییر می کند. و حداکثر مقادیر نرخ رشد به سمت داخل و به بیرون به ترتیب ۷٫۷۶ میکرومتر / دقیقه و ۴٫۶۶ میکرومتر / دقیقه هستند. تصور می شود که به علت انرژی عظیم آزاد شده از جرقه تخلیه اکسیداسیون میکرو – قوس تحت جریان و دمای بالا که پس از آن فیلم تشکیل می شود, یون های بستر آلیاژ منیزیم و الکترولیت به سرعت در کانال تخلیه واکنش نشان می دهند. نرخ رشد به سمت داخل و به بیرون پس از ۲۰۰ ثانیه کاهش می یابد وقتی که این فرایند MAO وارد مرحله خود تعمیر می شود. دو طرف پوشش بعداً به طور عمده رشد به بیرون خواهند داشت، و نرخ رشد به سمت داخل به ۰٫۹۴ میکرومتر / دقیقه کاهش می یابد. دلیلش اینست که تنها مقدار کمی از الکترولیت می تواند از طریق کانال های تخلیه میکرو حرکت کند و با بستر به سمت داخل واکنش نشان دهد؛ الکترولیت بیشتر به سمت بیرون درگیر واکنش می شود. در نهایت، ضخامت بخش رشد به بیرون, بخش بزرگتری از ضخامت کل را می گیرد.

به منظور شهادت بیشتر برای این نتیجه بالا، یک راه برای ایجاد نیمی از یک نمونه تحت MAO وجود دارد؛ نیمه دیگر با رزین مهر و موم می شود. ریزساختار بیرون و درون پوشش اکسیداسیون میکرو – قوس در شکل ۷ ارائه شده است. دیده می شود که ضخامت در رشد به سمت بیرون و درون در ۹۰ و ۱۸۰ ثانیه به نظر می رسد. با گسترش زمان اکسیداسیون، بخش رشد به بیرون از ضخامت به تدریج طول می کشد یک بخش بزرگتری از ضخامت کل در نقطه ای از ۳۰۰ است.
۳٫۵٫ تجزیه و تحلیل فاز پوشش
شکل. ۸, به ترتیب نتایج پراش اشعه X پوشش های تولید شده در مراحل مختلف را نشان می دهد.
۱۸۰ ثانیه: هنگامی که به ۱۸۰ ثانیه می رسیم، پوشش در مرحله رشد سریع به طور عمده از منیزیم، MgO ، MgZn2 و SiO2 و Mg2SiO4 تشکیل شده است. در میان آنها، منیزیم و MgZn2 از بستر هستند. Mg به یون غلظت Mg2+ در ولتاژ و دمای بالا در مرحله اول فرآیند تبدیل می شود و این یونهای منیزیم تشکیل شده در طول فرآیند MAO با یونهای دیگر مانند OH- و SiO32- در کانال های تخلیه میکرو واکنش نشان می دهند. Mg2SiO4 توسط مهاجرت به بیرون غلظت Mg2+ فلز بستر به تخلیه کانال و مهاجرت به سمت داخل SiO3 2- از الکترولیت به کانال های تخلیه در دمای بالا تشکیل می شود.

۴۸۰ ثانیه: در مقایسه با مرحله قبل، مرحله جدید در پوشش در مرحله خود-تعمیر در ۴۸۰ ثانیه به نظر می رسد، مانند MgSiO3 و ZnO. روی در بستر و اکسیژن در الکترولیت در اکسید روی واکنش نشان می دهند. فاز MgSiO3 را می توان در دو واکنش مختلف در طول فرایند MAO تشکیل داد. در نوع اول واکنش، Mg2- یون با به طور مستقیم با توجه به کاهش مقدار O2 واکنش نشان می دهد. پس از آن، واکنش بین MgO و SiO2 در طول فرایند در دمای بالا رخ می دهد و MgSiO3 ایجاد می شود. دو واکنش در (معادله (۷،۸)) نشان داده شده است.

۹۰۰ ثانیه: این یک فرآیند MAO کلی در ۹۰۰ ثانیه است. مشخص شده که فاز های اصلی منیزیم، پریکلاز MgO، فورستریت Mg2SiO4 و MgSiO3 هستند. با توجه به تخلیه شدید جرقه ها و فرسایش شدید در آخرین مرحله، تحت اثر دمای بالا و مایع شدن, مگنزیا MgO و Mg2SiO4 به پریکلاز MgO و فورستریت Mg2SiO4 تبدیل می شوند، که دارای یک اثر قابل توجه بر بهبود عملکرد جامع پوشش است.
۴٫ نتیجه گیری
فرآیند MAO و مکانیسم رشد پوشش اکسیداسیون میکرو – قوس روی آلیاژ منیزیم در حالت جریان ثابت تک به طور سیستماتیک بررسی شده است. نتایج اصلی به صورت زیر نشان داده می شوند
۱٫ با توجه به منحنی ولتاژ-زمانی، فرآیند MAO را می توان به پنج قسمت تقسیم نمود، به نام مرحله اکسیداسیون آندی، مرحله سوراخ شدن فیلم پسیو، رشد سریع مرحله اکسیداسیون میکرو – قوس، مرحله تخلیه قوس الکتریکی بزرگ و مرحله خود تعمیر. در میان آنها، مرحله سوم, یک نقش کلیدی در ضخامت پوشش ایفا می کند و آخرین مرحله, نقش اصلی را در کیفیت فیلم بازی می کند.
۲٫ تجزیه و تحلیل مشخصه رشد نشان می دهد که نرخ رشد دو طرف اساساً همزمان است، و پوشش به سمت بیرون و درون در همان زمان در مراحل اولیه رشد می کند ، اما رشد پوشش به بیرون بعداً غالب می شود.
۳٫ پوشش عمدتاً از منیزیم، پریکلاز MgO، فورستریت Mg2SiO4 و MgSiO3 تشکیل شده است. عملکرد جامع آلیاژ ZK60 پوشش داده شده ممکن است به علت فاز های اصلی MgO و Mg2SiO4 با نقطه ذوب بالا استحکام بالا و مقاومت بهتر در برابر سایش افزایش یابد.