الملخص
ان تقنية النتردة بالليزر أصبحت من الطرق المعترف بها والشائعة في تغيير البنية المجهرية والتركيب الكيميائي لسطح التيتانيوم وسبائكه دون ان تتاثر بقية اجزاء المعدن. في هذا البحث تم دراسة نتردة التيتانيوم النقي باستخدام جهاز باعث لأشعة الليزر ذي قدرة 3 كيلووات بهدف زيادة صلادة التيتانيوم وجعله أكثر مقاومة للبلي والاحتكاك حيث تمت عملية النتردة باستخدام المتغيرات التالية: قدرة الليزر- 2.5 كيلو واط، سرعة العينة- 15 ملم بالثانية ومعدل سريان غاز النتروجين- 17 لتر بالدقيقة واستخدمت هذه القيم لإعداد طبقات منتردة مفردة وأخرى متراكبة. واستخدم غازالنتروجين النقي والمخفف مع الاركون بنسب محددة لعمل النتردة.بينت النتائج أن صهر سطح التيتانيوم بالليزر في جو من النتروجين يؤدي إلى تكون نتريد التيتانيوم الذي يتميز بالصلادة العالية.البنية المجهرية لهذا النتريد هي شجيرية موزعة بشكل غير متجانس داخل الجزء المنصهر وممتدة بعمق حوالى 0.5 ملمتر من السطح .نتيجة لتكون هذا النتريد فان صلادة السطح ازدادت بشكل كبير.وكلما زادت نسبة النتريدات المتكونة زادت الصلادة.كما أن استخدام النتروجين المخفف مع الاركون يؤدي الى تقليل نسبة التنشققات ولكن من الجهة الاخرى يؤدي الى تقليل الصلادة.
ABSTRACT
Laser gas nitriding process is a widely accepted technique for modifying the surface structure and composition of titanium and titanium alloys without altering the bulk properties. In the present work, laser gas nitriding of commercial purity titanium with continuous wave 3 kW Co2 laser has been investigated experimentally. The aim is to increase the surface hardness and hence improve related properties such as wear and erosion. The processing parameters were as follow: 2.5 kW laser power, 15 mm/s specimen scanning rate, and 17 L/min nitrogen gas flow rate. Single and overlapping layers were produced and pure and diluted nitrogen gas was used. The results indicated that laser surface melting of pure titanium in nitrogen atmosphere produced unevenly distributed TiN of dendritic morphology extended to a depth of ~ 0.5mm. The volume fraction of the TiN dendrites decreased gradually with increasing depth from the surface. As a result of TiN formation, the hardness increased substantially. Diluting the nitrogen gas with argon gas was found to have a beneficial effect in decreasing cracking but decreased the resulting hardness level and the nitrided depth.
