بررسی عددی و تجربی رفتار مکانیکی پوشش های سخت نانو ساختار TiAlN اعمال شده به روش PVD بر زیرلایه فولاد تندبر

هدف از این تحقیق، ایجاد پوشش نانوساختار TiAlN بر زیرلایه فولاد تندبر HSS با استفاده از روش تبخیر قوس کاتدی و نیز بررسی تاثیر درصد چرخه کار بر خواص سطحی پوشش از جمله مورفولوژی و ساختار سطح، ضخامت پوشش و رفتارمکانیکی پوشش نانوساختار است. برای مشخصه یابی پوشش ها از دستگاه های پرتوی اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی بهره گرفته شد. همچنین برای ارزیابی رفتارمکانیکی از آزمون میکروسختی استفاده شد. مطالعات نشان می دهد که با تغییر درصد چرخه کار در فرآیند لایه نشانی، مقدار و اندازه ماکروذراتی موجود در پوشش تغییر یافته که این امر در زبری سطح و مورفولورژی آن تاثیرگذار است. این عامل به باردارشدن ماکروذراتی تولیدشده در اتمسفر لایه نشانی مربوط می شود. همچنین به دلیل اینکه تغییرات اندازه دانه به تغییرات درصد چرخه کار وابسته است که این تغییرات نیز  بر خواص مکانیکی پوشش اثرگذار خواهد بود که با مکانیزم لایه نشانی در درصدهای مختلف چرخه کار مرتبط است. بنابر آزمون های سختی گرفته شده هنگامی که چرخه کار از ۲۵% به ۵۰% افزایش می یابد سختی از ۳۱۶۸ویکرز به ۳۸۱۷ویکرز افزایش پیدا می کند اما با افزایش چرخه کار از ۵۰% به ۷۵%، سختی به ۳۵۸۲ ویکرز کاهش  پیدا می کند. در نتیجه با تغییر چرخه کار می توان، درصد بهینه آن برای خواص مکانیکی مطلوب را تعیین نمود. همچنین حداقل ضریب اصطکاک (۰/۴۴) و حداقل نرخ سایش، برای پوشش TiAlN با درصد چرخه کار ۷۵% تعیین شد که این می تواند به صافی بهتر و تراکم بالاتر این پوشش نسبت داده شود.

Keywords:

Duty Cycle , Mechanical Behavior , Wear Behavior , Nanostructured TIALN Coating , درصد چرخه کار , رفتار مکانیکی , رفتار سایشی , پوشش نانوساختار TiAlN