Metalo lydinių kristalinės gardelės įtempių ir atomų difuzijos anizotropija azotinimo metu (metaldif)

 

Projekto nr.: P-MIP-17-258

Projekto aprašymas:

Azotinimas vidutinėse temperatūrose (apie 400 °C) padidina nerūdijančio plieno detalių paviršiaus kietumą (apie 6-7 karus); atsparumą nusidėvėjimui (apie 3 kartus); patvarumo ribą sukant ir lenkiant bei korozinį atsparumą ore, vandenyje, vandens garuose. Panašūs rezultatai gaunami azotinant plazmoje Co-Cr lydinius (pavyzdžiui, paviršiaus kietumas padidėja apie 5 karus). Naudojant šias technologijas galima pasiekti azotintų sluoksnių storius iki 10-15 mikrometrų (austenitiniam nerūdijančiam plienui) bei iki 10 mikrometų (Co-Cr lydiniams); kur azoto koncentracija siekia 20-30 %, o stebimi azotinimo greičiai yra keletą kartų didesni nei azotinant termodinaminės pusiausvyros sąlygomis. Labai svarbus aspektas yra tas, azotinant šio tipo medžiagas plazmoje stebimi azoto koncentracijos pasiskirstymo gylio profiliai (stebimas horizontalus plato) negali būti paaiškinti klasikiniais difuzijos dėsniais (Fiko dėsniais); kurie numato eksponentinius gylio profilius. Nepaisant to, eksperimentiniai rezultatai (skirtingų mokslinių grupių) rodo, kad azotinant nerūdijantį plieną ir Co-Cr lydinius plazmoje (esant vidutinei temperatūrai) jų kristalinė gardelė plečiasi ir yra iškraipoma (atsiranda vidiniai įtempimai). Ankstesniuose mūsų darbuose buvo pasiūlytas įtempių sukeltos difuzijos (barodifuzija) modelis, kuris gerai atkartojo stebimus eksperimentinius faktus. Tačiau azotinimo mechanizmai dar nėra pilnai aiškūs. Nėra paaiškintas azotinimo ansiotropiškumas, kuris pasireiškia ne tik heksagoniniuose kristaluose bet ir kubiniuose. Be to, eksperimentiškai yra nustatyta, kad didelę įtaką azoto pernešimo procesams turi vandenilio kiekis suminiame azoto ir vandenilio sraute į plieno paviršių plazminio azotinimo metu. Visi šie reiškiniai turi didelę įtaką azoto difuzijos mechanizmui pliene bei Co-Cr lydiniuose. Taigi, pagrindinis pateikto darbo tikslas yra matematiškai aprašyti ir išanalizuoti vyraujančius azoto pernešimo proceso mechanizmus atsižvelgiant į difuzijos ir vidinių įtempių anizotropiją bei įvertinant vandenilio įtaką azotinimui.

Projekto finansavimas:

Lietuvos mokslo tarybos parama moksliniams tyrimams, Mokslininkų grupių projektai

Projekto rezultatai:

Mokslo straipsnis užsienyje leidžiamuose periodiniuose mokslo leidiniuose, turinčiuose cituojamumo rodiklį (Impact Factor) Clarivate Analytics (buv. Thomson Reuters) Web of Science duomenų bazėje – 4 vnt.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2017-09-01 - 2020-09-30

Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas