105

Nghiên cứu ảnh hưởng của công suất phún xạ đến tính chất của màng TiN chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron

Effect of sputtering power on the properties of TiN coatings deposited by the magnetron sputtering

LƯƠNG VĂN ĐƯƠNG*,1, NGUYỄN QUỐC THỊNH1,2, NGUYỄN NGỌC LINH1, ĐOÀN ĐÌNH PHƯƠNG1, ĐẶNG QUỐC KHÁNH2, HUỲNH XUÂN KHOA3, NGUYỄN MINH TUẤN4
1Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 18. Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
2Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội
3Khoa Công nghệ Cơ khí, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 12 Nguyễn Văn Bảo, Gò Vấp, Tp. Hồ Chí Minh
4Viện Công nghệ, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng, Bắc Từ Liêm, Hà Nội
Email: duong@ims.vast.ac.vn

Ngày nhận bài: 24/10/2022, Ngày duyệt đăng: 15/12/2022

TÓM TẮT

Trong nghiên cứu này, màng TiN được chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron trên nền đế hợp kim Ti6Al4V và đế Si. Ảnh hưởng của công suất phún xạ (150-300 W) đến cấu trúc và tính chất cơ học của màng TiN được nghiên cứu. Kết quả nhiễu xạ Rơnghen cho thấy mẫu màng TiN có cấu trúc đơn pha, mạng lập phương tâm mặt. Quan sát trên ảnh hiển vi điện tử quét cho thấy, hạt của màng TiN có sự thay đổi từ dạng lá cây hoặc vảy sang dạng tứ diện nhiều mặt, giống như kim tự tháp. Khi công suất phún xạ tăng, kích thước hạt và tốc độ tạo
màng tăng vì năng lượng bắn phá của các ion khí lên bề mặt bia lớn. Ngoài ra, kết quả đo độ cứng chỉ ra mẫu màng TiN có độ cứng cao nhất (22,8 GPa ± 1,2 GPa) được chế tạo tại công suất phún xạ 250 W và hệ số ma sát tăng từ 0,46 đến 0,61 khi công suất phún xạ tăng từ 150 lên 300 W.

Từ khóa: Màng TiN, Ti6Al4V, phún xạ magnetron dòng một chiều, công suất phún xạ.

ABSTRACT

In this work, the TiN coatings on Ti6Al4V and Si substrates were deposited by magnetron sputtering. The effect of sputtering powers on structure and mechanical properties of the TiN coatings was investigated. X-ray diffraction
patterns displayed a single phase of face centered cubic structure. Scanning electron microscope observations found that the particle morphology of the TiN coatings changed from a leaf or flat-shaped structure to a tetrahedron faceted one, similar to a pyramid. The particle size and deposition rate increased with increasing sputtering power due to higher energy bombardment of ion gas to surface target. Furthermore, the highest hardness value (22,8 GPa ± 1,2 GPa) corresponds to the TiN coating deposited at 250 W power. Finally, the friction coefficient increased from 0,46 to 0,61 with increasing sputtering power from 150 to 300 W.

Key words: TiN coating, Ti6Al4V, DC magnetron sputtering, Sputtering power.

101

Characterization of 3D printed Ti6Al4V alloy

Khảo sát đặc tính của hợp kim Ti6Al4V chế tạo bằng công nghệ in 3D

TRỊNH VĂN TRUNG
Hanoi University of Science and Technology, School of Materials Science and Engineering, No.1 Dai Co Viet, Hanoi, Vietnam

*Email: trung.trinhvan@hust.edu.vn

PHÙNG NHƯ CƯỜNG
Hanoi University of Science and Technology, School of Materials Science and Engineering, No.1 Dai Co Viet, Hanoi, Vietnam

CHRISTIAN SEIDEL
Munich University of Applied Sciences, Department of Applied Sciences and Mechatronics, 34, 80335 Munich, Germany

PHẠM GIA KHÁNH
Munich University of Applied Sciences, Department of Applied Sciences and Mechatronics, 34, 80335 Munich, Germany

Ngày nhận bài: 14/2/2022, Ngày duyệt đăng: 5/4/2022

 TÓM TẮT

Hình thái bề mặt, cấu trúc, tổ chức tế vi và độ cứng của các mẫu hợp kim Ti6Al4V chế tạo bằng công nghệ in 3D được khảo sát và nghiên cứu bằng cách sử dụng các thiết bị kiểm tra đánh giá như quang phổ kế phát xạ, chụp ảnh tia Rơnghen, máy đo độ nhám, kính hiển vi quang học, kính hiển vi kỹ thuật số, nhiễu xạ kế Rơnghen và máy đo độ cứng tế vi. Kết quả cho thấy bề mặt mẫu in có độ nhám khoảng (6 ÷ 12) μm. Cấu trúc của các mẫu in đồng đều và không có khuyết tật in có kích thước lớn hơn 0,5 mm. Tổ chức pha các mẫu in chủ yếu có thành phần pha là α hoặc α‘ và một lượng nhỏ pha β. Độ cứng bề mặt của mẫu trong khoảng (405 ÷ 424) HV1.

Từ khóa: Ti6Al4V, công nghệ in 3D, hợp kim titan.

ABSTRACT

Surface morphology, structure/microstructure, and hardness of Ti6Al4V alloy samples fabricated by 3D printing technology were investigated by using optical emission spectrometer, X-ray scanner, roughness measurement instrument, optical microscope, digital microscope, X-ray diffractometer, and microhardness tester. The results show that the surface roughness is about (6 ÷ 12) μm. The printed samples have a uniform microstructure and are free of printing defects larger than 0.5 mm in size. The printed samples mainly have a phase composition of α or α‘ and a small amount of β phase. The surface hardness of the samples are in the range of (405 ÷ 424) HV1.

Keywords: Ti6Al4V, 3D printing, titanium alloy.

Page: 12 – 16

RESEARCH

Get article