چکیده
جهت بهبود عملکرد آلیاژهای کبالت- کروم- مولیبدن که برای ساخت قطعات حساس در مهندسی و پزشکی کاربرد دارند، فرایندهای گوناگون مهندسی سطح مورد تحقیق قرارگرفتهاند. در پژوهش حاضر، تاثیر فرایند نیتروژندهی پلاسمایی دما پایین بهعنوان یکی از راهکارهای اصلاح خواص سطح بر تریبوخوردگی و بارپذیری آلیاژ ریختگی کبالت- کروم- مولیبدن (CoCrMo) مورد ارزیابی قرار گرفت. آلیاژ CoCrMo ریختگی(F75) تحت عملیات نیتروژن دهی پلاسمایی در دو دمای 400 و C 450 و در زمانهای 5 و 10 ساعت قرار گرفت تا توپوگرافی سطحی ترکیبی در مقیاس میکرو/ نانو ایجاد شود. دو ترکیب گازی شامل H2 % 80- N2 % 20 و H2 % 20- N2 % 80 مورد بررسی قرار گرفتند. جهت مشخصه یابی ساختار آلیاژ اولیه، از متالوگرافی متداول و تکنیک پراش الکترونهای برگشتی (EBSD) استفاده شد. برای آشکارسازی مرز دانهها و تعیین اندازه دانه های آلیاژ ریختگی نیز ازنمونهها اچ پلاسمایی شدند. تحلیل پراش الکترونهای برگشتی نشان داد که ریزساختار شامل 68% فاز و 32% فاز است که با نتایج پراش پرتو ایکس تطابق دارد. بررسی مقاطع عرضی با میکروسکوپ الکترونی روبشی، لایه نیتریدی متشکل از دو بخش را نشان داد؛ لایه ترکیبی و لایه نفوذی. پراش پرتو ایکس حاکی از حضور فازهای نیتریدی در لایه ترکیبی بود که غالبا شامل Co2N است، در حالیکه روش پراش پرتو ایکس با زاویه تابش کم نشان داد که لایه سطحی غالبا از CrN تشکیل شدهاست. ضخامت کلی لایه نیتروژن دهی شده با افزایش زمان، دما و غلظت نیتروژن افزایش یافت؛ در ترکیب گاز 80% نیتروژن، ضخامت نیتریده تقریبا دو برابر مقدار مشاهده شده در ترکیب گاز 20% نیتروژن برای همان دما و مدت زمان بود. در دمای C 450 در ترکیب گاز H2 % 20- N2 % 80 با افزایش زمان از 5 به 10 ساعت، ضخامت لایه نیتریدی از حدود m 12 به بیش از m 20 (بیش از 5/1 برابر) افزایش یافت. این افزایش در ترکیب گاز N2 % 20 حدود 2 برابر بود. با افزایش دمای فرایند به میزان C 50 ضخامت لایه نیتریدی حدود 2 برابر افزایش یافت. رفتار الکتروشیمیایی نمونهها در محلول سالین بافر فسفات در دمایC 37 بررسی شد. اعمال نیتروژندهی مقاومت به خوردگی آلیاژ را کاهش داد. با این وجود، نیتروژن دهی در دمای C 450 موجب بهبود خاصیت تر شوندگی سطح شد، بهطوری که افزایش زمان منجر به بیشترین میزان آب دوستی شد که به زبری بیشتر و ساختار ترکیبی نسبت داده می شود. با اعمال فرایند میانگین زبری از m 04/0 در نمونه عملیاتنشده به حدود m 1/0 در نمونههای نیتریده افزایش یافت. نیتروژن دهی پلاسمایی در دمای C 450 به مدت 10 ساعت و تحت گاز 80% نیتروژن، زیست فعالی را بیش از 40% نسبت به نمونه عملیات نشده بهبود بخشید. نتایج نشان داد که رفتار تریبوخوردگی آلیاژCoCrMo ریختگی به دلیل مقاومت به سایش بالاتر با اعمال فرایند بهبود مییابد. نتایج کلی این پژوهش بیانگر آن است که اگرچه مقاومت به خوردگی آلیاژ CoCrMo ریختگی با اعمال نیتروژندهی پلاسمایی کاهش