Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý kỹ thuật: Nghiên cứu vi cấu trúc và cơ tính của các vật liệu phủ ngoài

Nội dung nghiên cứu của luận án tập trung vào các vấn đề sau đây: Ảnh hưởng của nồng độ Si lên cấu trúc, tính chất cơ học của vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN, ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ Si lên cấu trúc vi mô cũng như cơ tính của lớp vật liệu AlSiN; mối tương quan giữa các đặc trưng cấu trúc và cơ tính của vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN, ảnh hưởng của cấu trúc lớp AlBN lên cơ tính của hệ CrN/AlBN/CrN; mối liên hệ giữa các đặc trưng cấu trúc và cơ tính của Si3N4 VĐH cũng như sự thay đổi cấu trúc vi mô của hệ khi chịu tải trọng lớn, ảnh hưởng của nhiệt độ lên vi cấu trúc và cơ tính của hệ Si3N4 VĐH.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý kỹ thuật: Nghiên cứu vi cấu trúc và cơ tính của các vật liệu phủ ngoài BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ TRANGNGHIÊN CỨU VI CẤU TRÚC VÀ CƠ TÍNH CỦA CÁC VẬT LIỆU PHỦ NGOÀI Chuyên ngành : VẬT LÝ KỸ THUẬT Mã số: 62520401TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2016 1 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà NộiNgười hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. LÊ VĂN VINH 2. PGS.TSKH. PHẠM KHẮC HÙNGPhản biện 1:Phản biện 2:Phản biện 3:Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trườnghọp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi…….giờ…....ngày …..tháng ….năm …….Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu -Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam 2 MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tài Trong thập kỷ vừa qua, việc nghiên cứu một số vật liệu phủ cứng và siêu cứng như lớp phủnanocomposite gồm pha tinh thể nanô (Ti,Al)N trên nền Si3N4 vô định hình hay lớp phủ có cấu trúcđa lớp CrN/AlSiN và CrN/AlBN…với các tính chất đặc biệt như khả năng chống ăn mòn, chốngmài mòn, chống ma sát vượt trội đã và đang được phát triển rộng rãi. Đây là nhóm vật liệu có nhiềuứng dụng quan trọng trong một số lĩnh vực như công nghệ chế tạo các dụng cụ cắt gọt, các dụng cụchống ma sát hay trong các ngành công nghiệp như công nghiệp ô tô hoặc công nghiệp hàngkhông…. Trong đó, các lớp vật liệu Si3N4, AlSiN, AlBN đóng vai trò quan trọng trong việc tăngcường cơ tính của các vật liệu phủ. Những hiểu biết về cấu trúc, cũng như cơ tính hay các yếu tốảnh hưởng đến cơ tính của chúng là hết sức quan trọng trong việc thiết kế, chế tạo các vật liệu phủcó các tính chất ưu việt hơn. Mặc dù các vật liệu này đã được nghiên cứu bởi cả thực nghiệm và lýthuyết, vẫn tồn tại một số vấn đề về cấu trúc, cơ tính cũng như cơ chế tăng cường cơ tính cần đượclàm sáng tỏ. Ví dụ sự thay đổi của cấu trúc và cơ tính của Si3N4 VĐH ở nhiệt độ cao hoặc sự thayđổi của cấu trúc khi chịu tải trọng lớn, ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ Si lên cấu trúc và cơ tínhcủa lớp phủ đa lớp CrN/AlSiN cũng như lớp AlSiN…. Xuất phát từ những nguyên nhân kể trên, đềtài luận án: “ Nghiên cứu vi cấu trúc và cơ tính của các vật liệu phủ ngoài” đã được chọn. Đề tàicó sự kế thừa các kết quả thực nghiệm và được thực hiện bằng phương pháp mô phỏng. Luận án đặtvấn đề tìm hiểu rõ hơn các yếu tố ảnh hưởng đến cơ tính của các vật liệu phủ đa lớp CrN/AlSiN vàCrN/AlBN. Các vật liệu phủ đa lớp này đã được các cộng sự trong nhóm chế tạo tại phòng thínghiệm bề mặt tiên tiến, trường đại học Ulsan, Hàn Quốc. Sau đó, tôi đã tham gia vào quá trìnhphân tích các dữ liệu thực nghiệm. Kết quả phân tích các dữ liệu này cho thấy nồng độ Si và cấutrúc của lớp AlBN ảnh hưởng tương đối lớn đến cơ tính của các vật liệu phủ trên. Tuy nhiên, làmsáng tỏ sự tăng cường cơ tính của các lớp phủ trên bằng thực nghiệm là một nhiệm vụ hết sức khókhăn. Do đó trên cơ sở các kết quả thực nghiệm đã nhận được, ý tưởng sử dụng phương pháp môphỏng để giải thích rõ cơ chế tăng cường cơ tính của lớp AlSiN trong vật liệu phủ đa lớpCrN/AlSiN, cũng như cơ chế tăng cường cơ tính của hệ CrN/AlBN/CrN khi nguyên tử B khuếchtán vào tinh thể AlN trong lớp AlBN được hình thành và thực hiện. Đồng thời, cũng bằng phươngpháp mô phỏng, luận án tiến hành làm rõ hơn bức tranh về cấu trúc vi mô và cơ chế tăng cường cơtính của hệ Si3N4 VĐH, một trong hai pha cấu thành nên vật liệu phủ ngoài nanocomposite.2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của luận án là vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN và lớp vật liệu AlSiN, vậtliệu phủ ngoài CrN/AlBN và hệ CrN/AlBN/CrN, hệ Si3N4 ở trạng thái VĐH. Nội dung nghiên cứucủa luận án tập trung vào các vấn đề sau đây: 1) Ảnh hưởng của nồng độ Si lên cấu trúc, tính chấtcơ học của vật liệu phủ ngoài CrN/AlSiN, ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ Si lên cấu trúc vi môcũng như cơ tính của lớp vật liệu AlSiN; 2) Mối tương quan giữa các đặc trưng cấu trúc và cơ tínhcủa vật liệu phủ ngoài CrN/AlBN, ảnh hưởng của cấu trúc lớp AlBN lên cơ tính của hệCrN/AlBN/CrN; 3) Mối liên hệ giữa các đặc trưng cấu trúc và cơ tính của Si3N4 VĐH cũng như sựthay đổi cấu trúc vi mô của hệ khi chịu tải trọng lớn. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên vi cấu trúc và cơtính của hệ Si3N4 VĐH.3. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lắng đọng hồ quang plasma và các phương pháp phân tích vật liệu phủ ngoài:XRD, SEM, TEM, EPMA, XPS, SIMS, đo độ cứng, đo độ mòn, đo ứng suất. Phương pháp môphỏng ĐLHPT, mô phỏng HPT, các phương pháp phân tích vi cấu trúc thông qua hàm PBXT;PBGLK; phân bố simplex; phân bố quả cầu LH; phương pháp phân tích lân cận chung. Phương ...