Doctoral Degrees (Physics)
Permanent URI for this collection
Browse
Browsing Doctoral Degrees (Physics) by Author "Cronje, Shaun"
Now showing 1 - 1 of 1
Results Per Page
Sort Options
Item Open Access Experimental studies and modelling of surface loss during segregation(University of the Free State, 2015-01) Cronje, Shaun; Roos, W. D.; Kroon, R. E.Afrikaans: Metallurgiese produkte speel ‘n onontbeerlike rol in die alledaagse lewe. Die soeke na metale met beter eienskappe soos sterkte, slytasie- en korrosieweerstand asook metodes om vervaardigingskostes en – tye te verminder duur steeds voort. Die invloed van onsuiwerhede in metale is van besonderse belang. Tydens die vervaardigingsproses van metallurgiese produkte is dit algemeen om een of ander hittebehandelingsproses te volg. By hoë temperature is die atome van onsuiwerhede, sonder uitsondering, mobiel en kan dus na korrelgrense en ander oppervlakke diffundeer, wat weer ‘n groot invloed op die eienskappe van die materiale het. Hierdie herverdeling van atome tussen die oppervlak en die bulk van die materiaal staan bekend as segregasie. Die segregasie van Sb uit ‘n Cu(100)-kristal, gedoteer met 0.05 at% Sb, is eksperimenteel gemeet. Tydens ‘n liniêre temperatuurveeg, is die oppervlak-konsentrasie van Sb met behulp van Augerelektronspektroskopie gemeet. Die segregasieprofiel is gepas met behulp van die Gemodifiseerde Darkenmodel en die volgende segregasieparameters is onttrek: 𝐷0 = 1.5x10-5 m2.s-1, 𝐸 = 177.0 kJ.mol-1, Δ𝐺 = -89 kJ.mol-1 en Ω = -3 kJ.mol-1. Hierdie data is ‘n waardevolle toevoeging tot vorige gemete segregasieparameters van Sb na Cu-oppervlakke met verskillende oriëntasies. In ‘n aantal binêre-legerings is die oppervlakverdamping tydens segregasie-eksperimente gerapporteer. Die invloed van verdamping tydens segregasiestudies het egter baie min aandag gekry. In besonder het onlangse segregasiemodelle die invloed van segregant-verdamping geïgnoreer. In hierdie studie is ‘n gemodifiseerde weergawe van die Hertz-Knudsenvergelyking gebruik om die Gemodifiseerde Darkenmodel te verbeter. Hierdie rekenaarprogrammetuur stel navorsers in staat om beide die kinetika- en ewewigsegregasie, met inagneming van die oppervlakverdamping van die segregant, te voorspel. Die invloed van die verdampingsparameter wat in die Hertz-Knudsenvergelyking ingevoer is, word bespreek en toon die sensitiwiteit van die segregasieprofiel vir selfs baie klein verdampingstempos. Dit word duidelik getoon dat indien verdamping geïgnoreer word onakkurate segregasieparameters gegenereer kan word. Riglyne word gegee hoe om segregasieparameters, wat met behulp van die Gemodifiseerde Darkenmodel, sonder verdamping onttrek is, te korrigeer. Die interpretasie van die segregasieparameters, in terme van verdamping, word ook bespreek. Veranderinge is aangebring aan ‘n Augerelektronspektroskopie-instrument om verdamping met behulp van ‘n Inficon XTC/3s deponeringsbeheerder te meet. Hierdie veranderinge en voorgestelde eksperimentele prosedures, maak voorsiening vir die verstuiwing en analise van die oppervlak wat vir die verdampingsstudies gebruik word. Deur van hierdie sisteem gebruik te maak is die verdampingstempo van suiwer Sb gemeet. Alhoewel daar kwalitatiewe ooreenkomste rakende die verdampingsgedrag verkry is, is gevind dat die oorspronklike Hertz-Knudsenvergelyking die verdampingstempo ver oorskat. Geen verdamping van Sb kon vanaf die gedoteerde Cu(100)-oppervlak gemeet word nie, aangesien die verdampingsvloed laer as die deteksielimiet van die instrument was. Dit word toegeskryf aan die baie lae verdampingstempo van Sb, soos in hierdie studie vir suiwer Sb waargeneem is, indien vergelyk word met voorspellings deur die Hertz-Knudsenvergelyking. Nogtans toon vergelykings tussen die eksperimentele segregasieprofiel en segregasieprofiele wat met behulp van die opgedateerde rekenaarprogram gegenereer is, dat Sb verdamping wel vanaf die Cu(100)-oppervlak tydens segregasie plaasvind. Hierdie studie toon duidelik hoe belangrik dit is om verdamping tydens segregasiestudies in ag te neem. Die studie lê ‘n belangrike fondament vir toekomstige verdampingstudies vanaf die oppervlakke van metale tydens segregasie, deur die nodige apparatuur in ‘n Augersisteem te monteer, ‘n eksperimentele protokol daar te stel en die opgradering van ‘n rekenaarprogram van die bestaande Gemodifiseerde Darkenmodel om segregasieprofiele te simuleer.