Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích của đề tài là thiết kế và chế tạo màng mỏng nanocomposite với các tinh thể TiC phân tán trên nền vô định hình carbon giống kim cương (DLC) bằng phương pháp phún xạ magnetron (một dạng PVD) kết hợp CVD. Màng được kỳ vọng có độ cứng cao từ tỷ lệ lớn sp3 (giống kim cương của carbon) của nền kết hợp với cốt là các tinh thể nano TiC có kích thước vài nm. Hệ số ma sát thấp do có sự chuyển hóa từ cấu trúc sp3 (kim cương) sang sp2 (graphite) trong quá trình chịu tải.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ VĂN AN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG MÀNG MỎNG VỚI NỀN CACBON GIỐNG KIM CƯƠNG CĨ TÍNH CHỐNG MÒN CAO VÀ MA SÁT THẤP LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ TP Hồ Chí Minh, tháng 7/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ VĂN AN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH TỐN MÔ PHỎNG MÀNG MỎNG VỚI NỀN CACBON GIỐNG KIM CƯƠNG CĨ TÍNH CHỐNG MỊN CAO VÀ MA SÁT THẤP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 62520103 Hướng dẫn khoa học: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: LÝ LỊCH CÁ NHÂN LÝ LỊCH SƠ LƯỢC I Họ tên : LÊ VĂN AN Giới tính: Nam Này, tháng, năm sinh : 07/3/1978 Nơi sinh: Nghệ An Quê quán : Nghệ An Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên hệ: P2-02.12, Vinhomes Central Park, 720A Điện Biên Phủ, P.22, Q Bình Thạnh, TP HCM Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0989.235.449 E-mail: anlevan78@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Trung học chuyên nghiệp: - Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ … /… đến … /…… - Nơi học (trường, thành phố): - Ngành học: Đại học - Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ 10/1999 đến 03/2003 - Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM - Ngành học: Chế tạo máy - Tên đồ án, luận văn môn thi tốt nghiệp: Khai thác sử dụng phần mềm lập trình MTS Cao học - Hệ đào tạo: quy Thời gian đào tạo từ 10/2004 đến 10/2006 - Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM - Ngành học: Công nghệ Chế tạo máy - Tên đồ án, luận văn môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu loại màng chống mịn có cấu trúc nano phủ phương pháp plasma ii III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC IV Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhận 2003 – 2006 Trường ĐH GTVT TP HCM Giảng viên 2006 – 2019 Trường ĐH GTVT TP HCM Trưởng Bộ môn 2019 – Trường ĐH GTVT TP HCM Giảng viên CÁC ĐỀ TÀI, DỰ ÁN, NHIỆM VỤ KHÁC ĐÃ CHỦ TRÌ HOẶC THAM GIA Tên đề tài, dự án, nhiệm vụ Thời gian Thuộc Tình trạng đề tài (bắt đầu – chương trình (đã nghiệm thu, kết thúc (nếu có) chưa nghiệm thu) Xây dựng giảng điện tử môn 01/2008- học Công nghệ gia công KTS – 05/2009 Đã nghiệm thu chủ trì Thiết kế mơ truyền 10/2008- bánh vi sai phẳng ba cấp – 09/2009 Đã nghiệm thu chủ trì TP HCM, ngày 19 tháng năm 2020 Nghiên cứu sinh Lê Văn An iii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Các hình thơng tin bắt nguồn từ nghiên cứu khác, tơi cam kết trích dẫn đầy đủ luận án TP HCM, ngày 19 tháng năm 2020 Nghiên cứu sinh Lê Văn An iv LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cán hướng dẫn, PGS TS Bùi Xuân Lâm PGS TS Lê Hiếu Giang, thầy tận tình giúp đỡ tơi suốt thời gian chuẩn bị, tiến hành hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn GS TS Sam Zhang, nguyên giáo sư Trường Kỹ thuật Cơ khí Hàng khơng, ĐH Cơng nghệ Nanyang, Singapore giúp đỡ tận tình tơi tiến hành thí nghiệm Tơi xin chân thành cảm ơn thầy, cô tận tâm giảng dạy suốt q trình tơi theo học NCS Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Phịng Đào tạo – Bộ phận Sau Đại học Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn bố, mẹ, anh, em động viên tơi hồn thành tốt việc học tập Cuối cùng, xin cảm ơn vợ con, người theo sát, động viên trình thực luận án v BM13.1-ĐT-BVCS BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập – Tự – Hạnh phúc THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TĨM TẮT NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI CỦA LUẬN ÁN Họ & tên NCS : Lê Văn An MS NCS: 13252010302 Thuộc chuyên ngành : Kỹ thuật khí Khoá: 2013-2016 Tên luận án : Nghiên cứu chế tạo tính tốn mơ màng mỏng với cacbon giống kim cương có tính chống mịn cao ma sát thấp Người hướng dẫn : PGS TS Bùi Xuân Lâm Người hướng dẫn phụ : PGS TS Lê Hiếu Giang Tóm tắt đóng góp lý luận học thuật luận án: - Việc nghiên cứu, chế tạo màng mỏng có cacbon giống kim cương (DLC) phương pháp kết hợp phún xạ magnetron hóa học thực Phương pháp kết hợp cho tốc độ phủ màng cao nhiều (gấp lần) so với phún xạ magnetron túy - Thơng qua việc thiết kế thí nghiệm, tác giả có thơng số phù hợp để phủ màng có cấu trúc nanocomposite với hạt tinh thể nano TiC (kích thước từ 2-4 nm) phân tán vơ định hình DLC Cấu trúc tế vi màng dễ dàng thay đổi thông qua việc thay đổi mật độ lượng bia Ti - Thành phần, cấu trúc tế vi, tính tính chất ma sát màng khảo sát chi tiết thiết bị chẩn đoán chuyên biệt dùng cho vật liệu có cấu trúc nano Các màng nanocomposite có độ cứng cao (20-30 GPa), ứng suất nội thấp (1-2 GPa), bám dính lên bề mặt chi tiết phủ tốt hệ số ma sát điều kiện không bôi trơn trượt với thép nhỏ (0,17-0,19) Các thông số cho thấy màng nanocomposite có DLC chế tạp phương pháp vượt trội so với màng chống mịn thơng thường sử dụng carbide nitride vi - Trên sở lý thuyết đo độ cứng nano, lý thuyết biến dạng phương pháp PTHH, mơ hình tốn lưu đồ giải thuật màng mỏng chịu tải đầu đâm nano thiết lập Chương trình tính tốn lập trình Matlab Các màng nanocomposite có DLC chế tạo phần thực nghiệm sử dụng làm đối tượng nghiên cứu để khảo sát độ cứng, phân bố ứng suất, biến dạng hư hỏng chịu tải đầu đâm nano Độ xác tính tốn mơ đánh giá dựa vào sai số theo chuẩn lượng tốc độ hội tụ Kết có từ luận án sở để phát triển nghiên cứu chuyên sâu khả chịu tải hư hỏng màng mỏng chế độ làm việc phức tạp Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng năm 2020 Nghiên cứu sinh (Ký ghi rõ họ tên) Lê Văn An Người hướng dẫn Người hướng dẫn phụ (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) vii BM13.2-ĐT-BVCS MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom - Happiness TECHNOLOGY AND EDUCATION SUMMARY OF CONTRIBUTIONS OF THE THESIS PhD candidate : Le Van An Candidate code: 13252010302 Major : Mechanical Engineering Intake: 2013-2016 Thesis title : Deposition, calculation and simulation of DLC-based thin films with good wear resistance and low friction Supervisor : Assoc Prof Dr Bui Xuan Lam Co-supervisor : Assoc Prof Dr Le Hieu Giang Summary of theoretical and academic contribution of the thesis: - The research and producing of diamond-like carbon (DLC) based thin films deposited via a combination method of magnetron sputtering and chemical vapor deposition were carried out This deposition method gives much higher depostion rates compared to that of magnetron sputtering - Through experiment design, the deposition parematers, which result in nanocomposite structure with TiC nanocrysrtals (2-4 nm) embedded in the amorphous matrix of DLC, were determined The microstructure of the thin films can be modified easily via changing the power density of Ti target - Composition, microstructure, mechanical and tribological properties of the deposited thin films were investigated using advanced characterization techniques Nanocomposite thin films have high hardness (20-30 GPa), low residual stress (1-2 GPa), very good adhesion to the substrate, and low coefficient of friction (0.17-0.19) when sliding against steel counterpart These excellent properties prove that the DLC nanocomposite thin films deposited via this new method are much better than carbide or nitride thin films, which are being used in tribological applications - Basing on the theory of nanoindentation, theory of deformation, and finite viii element analysis, the mathematical model and algorithm of a thin film loaded by the nanoindenter were built The programming was carried out with Matlab code Hardness, stresses distribution, deformation and failure of DLC based nanocomposite thin films deposited in the experiment part were investigated The accuracy of the calculation and simulation was estimated using the energy norm and the rate of convergence The results of this research can be used to develop studies on loadbearing capacity and failure of thin films under complicated working conditions Ho Chi Minh City, 07 May 2020 Candidate Le Van An Supervisor Co-supervisor ix ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LÊ VĂN AN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG MÀNG MỎNG VỚI NỀN CACBON GIỐNG KIM CƯƠNG CĨ TÍNH CHỐNG MÒN CAO VÀ MA SÁT THẤP... LUẬN ÁN Họ & tên NCS : Lê Văn An MS NCS: 13252010302 Thuộc chun ngành : Kỹ thuật khí Khố: 2013-2016 Tên luận án : Nghiên cứu chế tạo tính tốn mơ màng mỏng với cacbon giống kim cương có tính chống. .. mịn cao ma sát thấp Người hướng dẫn : PGS TS Bùi Xuân Lâm Người hướng dẫn phụ : PGS TS Lê Hiếu Giang Tóm tắt đóng góp lý luận học thuật luận án: - Việc nghiên cứu, chế tạo màng mỏng có cacbon giống