Nanoölçekteki arayüzeylerin kayma dayanımlarınının deneysel olarak ölçülmesi
Nanoölçekteki arayüzeylerin kayma dayanımlarınının deneysel olarak ölçülmesi
Yazar: Özerinç, Sezer
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 34 No. 3, 2018
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Nanokatmanlı malzemeler,mekanik ölçümler,arayüzey dayanımı,mikrobasma deneyi,odaklanmış iyon demeti

İki farklı metalinardışık katmanlar halinde sıralandığı ve katman kalınlıklarının 1 mikronunaltında olduğu yapılara nanokatmanlı metaller adı verilir. Nanokatmanlımetaller, yüksek akma dayanımı, ısıl stabilite ve radyasyon dayanımı gibi üstünözellikleri nedeniyle mühendislik uygulamaları için gelecek vaat etmektedir. Dahayüksek dayanımlı nanokatmanların geliştirilmesi ve bu malzemelerin içyapı-mekaniközellik ilişkisinin daha iyi anlaşılabilmesi için, katmanların arayüzeydayanımlarının doğru ve hassas bir şekilde ölçülmesi gerekir. Farklı kristalyapısına sahip iki elementin oluşturduğu nanokatmanlı yapılarda, arayüzeylerinkayma dayanımlarının katmanların akma dayanımına göre oldukça düşük olduğunadair bulgular mevcuttur. Fakat bu konudaki deneysel çalışmalar, ölçümlerinzorluğu nedeniyle oldukça sınırlıdır. Bu çalışmada, arayüzeylerin kaymadayanımlarının deneysel olarak ölçülmesine yönelik bir yöntemin detaylarısunulmuştur. Bu amaçla, bakır-niyobyum katmanları fiziksel buhar bırakımı ileüretilmiş, odaklanmış iyon demeti aracılığıyla mikrosütun numunelerhazırlanmış, elde edilen numuneler üzerinde bir nanosertlik cihazı aracılığıylabasma testi yapılmıştır. Numune üretimi öncesinde litografi yöntemiyle silisyummikrosilindir altlıklar üretilmiş ve bu özgün yaklaşım sayesinde numune üretim süresive maliyeti kısaltılmış, tekrarlanabilirlik ise artırılmıştır. Elde edilensonuçlar literatürdeki deneysel verilerle ve moleküler dinamik simülasyonlarıile uyumludur. Uygulanan yöntem, nanokatmanların yanı sıra, çeşitli mühendislikkaplamalarının yüzeye yapışma özelliklerini ve çok fazlı yapıların fazarayüzeylerindeki dayanımı ölçmek için de etkili bir yaklaşım sunmaktadır.

İki farklı metalinardışık katmanlar halinde sıralandığı ve katman kalınlıklarının 1 mikronunaltında olduğu yapılara nanokatmanlı metaller adı verilir. Nanokatmanlımetaller, yüksek akma dayanımı, ısıl stabilite ve radyasyon dayanımı gibi üstünözellikleri nedeniyle mühendislik uygulamaları için gelecek vaat etmektedir. Dahayüksek dayanımlı nanokatmanların geliştirilmesi ve bu malzemelerin içyapı-mekaniközellik ilişkisinin daha iyi anlaşılabilmesi için, katmanların arayüzeydayanımlarının doğru ve hassas bir şekilde ölçülmesi gerekir. Farklı kristalyapısına sahip iki elementin oluşturduğu nanokatmanlı yapılarda, arayüzeylerinkayma dayanımlarının katmanların akma dayanımına göre oldukça düşük olduğunadair bulgular mevcuttur. Fakat bu konudaki deneysel çalışmalar, ölçümlerinzorluğu nedeniyle oldukça sınırlıdır. Bu çalışmada, arayüzeylerin kaymadayanımlarının deneysel olarak ölçülmesine yönelik bir yöntemin detaylarısunulmuştur. Bu amaçla, bakır-niyobyum katmanları fiziksel buhar bırakımı ileüretilmiş, odaklanmış iyon demeti aracılığıyla mikrosütun numunelerhazırlanmış, elde edilen numuneler üzerinde bir nanosertlik cihazı aracılığıylabasma testi yapılmıştır. Numune üretimi öncesinde litografi yöntemiyle silisyummikrosilindir altlıklar üretilmiş ve bu özgün yaklaşım sayesinde numune üretim süresive maliyeti kısaltılmış, tekrarlanabilirlik ise artırılmıştır. Elde edilensonuçlar literatürdeki deneysel verilerle ve moleküler dinamik simülasyonlarıile uyumludur. Uygulanan yöntem, nanokatmanların yanı sıra, çeşitli mühendislikkaplamalarının yüzeye yapışma özelliklerini ve çok fazlı yapıların fazarayüzeylerindeki dayanımı ölçmek için de etkili bir yaklaşım sunmaktadır.