Πειραματική – Θεωρητική διερεύνηση των μηχανισμών αστοχίας κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης για τον έλεγχο συνοχής λεπτών σκληρών PVD επικαλύψεων

H εκπόνηση της παρούσας εργασίας έγινε στα πλαίσια της εργασίας μου ως Επιστημονικού Συνεργάτη στο Εργαστήριο Εργαλειομηχανών και Διαμορφωτικής Μηχανολογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Η ολοκλήρωση της δεν θα ήταν κατορθωτή ωστόσο χωρίς την βοήθεια ορισμένων ανθρώπων.
Καταρχήν νιώθω την ανάγκη να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα Καθηγητή Κωνσταντίνο –Διονύσιο Μπουζάκη, για την πολύτιμη βοήθεια του καθ’ όλη την διάρκεια της επίβλεψης. Χωρίς την καθοδήγηση του και τις γνώσεις του, η περάτωση της διατριβής θα ήταν αδύνατη. Ακόμα την κυρία Επ. Καθ. Χ. Καραχάλιου και τον κύριο Επ. Καθ. Ευσταθίου που συνεπικούρησαν την εργασία αυτή ως μέλη της τριμελούς επιτροπής. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω την Λεκτ. Ελένη Παυλίδου του Φυσικού Τμήματος, η οποία ήταν πρόθυμη να με βοηθήσει όποτε χρειάστηκα την βοήθειά της.
Ένα μεγάλο ευχαριστώ οφείλω και στην οικογένεια μου και ιδιαίτερα στους γονείς μου Μανώλη και Ευαγγελία. Είμαι ιδιαίτερα ευγνώμων και στην σύντροφο μου Έφη που ήταν διαρκώς κοντά μου αυτά τα χρόνια συνεπικουρώντας την προσπάθεια μου.
Θα ήταν μεγάλη παράλειψη αν δεν ευχαριστούσα και το σημαντικότερο κεφάλαιο του Εργαστηρίου, τους φίλους, συνεργάτες και φοιτητές των οποίων την διπλωματική τους εργασία επέβλεψα, όχι μόνο για την βοήθεια που όταν την χρειάστηκα αυθόρμητα την παρείχαν, αλλά και για δημιουργία του κατάλληλου εργασιακού κλίματος, το οποίο επιτάχυνε σημαντικά τον ρυθμό των προσπαθειών μου.
Στα πρώτα μου βήματα στο ερευνητικό πεδίο είχα την τύχη να έχω οδηγό και συνεργάτη τον φίλο Γρηγόρη Κουτούπα, που τόσο άδικα έφυγε από κοντά μας τα ξημερώματα της 19 του περασμένου Ιούλη. Στην μνήμη του Γρηγόρη θα ήθελα να αφιερώσω το σύνολο του έργου που παρουσιάζεται στο παρόν τεύχος.

Περιεχόμενα

Πίνακας συμβόλων και συντομογραφιών

1. Εισαγωγή
2. Στάθμη γνώσεων
   1. Μέθοδοι παρασκευής επικαλύψεων με εναπόθεση ατμών
   2. Επικαλύψεις άνθρακα τύπου διαμαντιού (DLC)
   3. Επικαλύψεις νιτριδίων φυσικής εναπόθεσης ατμών
   4. Μηχανισμοί φθοράς
   5. Δοκιμασίες προσδιορισμού ιδιοτήτων επικαλύψεων
   6. Περιγραφή πεδίου τάσεων σε περίπτωση σημειακής επαφής
3. Σκοπός της εργασίας
4. Διατάξεις που χρησιμοποιήθηκαν στη πειραματική διερεύνηση της εργασίας
   1. Δοκιμαστήριο επαναλαμβανόμενης κρούσης
   2. Σαρωτικό ηλεκτρονικό και οπτικό μικροσκόπιο
   3. Δοκιμασία νανοσκληρόμετρησης
   4. Μονάδα τραχυμέτρησης
   5. Συσκευή προσδιορισμού πάχος επικαλύψεων μέσω δημιουργίας κρατήρα
   6. Τριαξονικό κέντρο κατεργασίας
5. Μηχανισμοί έναρξης αστοχίας επικαλύψεων κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης σε δοκίμια χαμηλής τραχύτητας
   1. Πειραματική διερεύνηση του μηχανισμού έναρξης αστοχίας σε μονοστρωματικές επικαλύψεις χαμηλής τραχύτητας
   2. Διερεύνηση του μηχανισμού έναρξης της αστοχίας σε μονοστρωματικές επικαλύψεις χαμηλής τραχύτητας μέσω αναλυτικών μεθόδων
6. Επίδραση της τραχύτητας στον μηχανισμό έναρξης αστοχίας PVD επικαλύψεων κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης
   1. Πειραματική διερεύνηση της επίδρασης της τραχύτητας στον μηχανισμό έναρξης αστοχίας PVD επικαλύψεων κατά την δοκιμασία κρούσης
   2. Διερεύνηση της επίδρασης της τραχύτητας στον μηχανισμό έναρξης αστοχίας PVD επικαλύψεων με χρήση αναλυτικών μεθόδων
7. Μηχανισμοί επέκτασης αστοχίας επικαλύψεων κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης
   1. Ορισμός λόγου αστοχίας
   2. Περιγραφή της λειτουργίας του προγράμματος WEPROC (WEar PROpagation Code)
   3. Προσδιορισμός λόγου αστοχίας για τις περιπτώσεις μονοστρωματικών επικαλύψεων TiAlN και CrN
8. Επίδραση επιφανειακών στρωμάτων στην απόδοση PVD επικαλύψεων νιτριδίων κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης
   1. Επίδραση επιφανειακών στρωμάτων στην έναρξη αστοχίας των βασικών επικαλύψεων κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης
   2. Διερεύνηση του ρυθμού επέκτασης της αστοχίας βασικών στρωμάτων PVD επικαλύψεων κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης
   3. Διερεύνηση του μηχανισμού επίδρασης επιφανειακών στρωμάτων στον απόδοση βασικών επικαλύψεων κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης
9. Συσχέτιση της απόδοσης επικαλύψεων κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης με την απόδοση κατά το φραιζάρισμα
   1. Εξέταση της συσχέτισης μεταξύ της απόδοσης κατά το φραιζάρισμα πολυστρωματικά επικαλυμμένων πλακιδίων σκληρομετάλλου με την απόδοση τους κατά την δοκιμασία επαναλαμβανόμενης κρούσης
   2. Διερεύνηση της συσχέτισης της επίδρασης επιφανειακών ανθρακούχων στρωμάτων στην απόδοση επικαλύψεων νιτριδίων τιτανίου αλουμινίου κατά την δοκιμασία κρούσης και κατά το φραιζάρισμα
10. Συμπεράσματα