حسن علم خواه

هدف از این تحقیق، ایجاد پوشش های نانوساختار TiAlN روی زیرلایه فولاد تندبر HSS بااستفاده از روش تبخیر قوس کاتدی و بررسی تاثیر درصد چرخه کار بر خواص سطحی و مکانیکی پوشش ها می باشد. برای مشخصه یابی پوشش ها از دستگاه های پراش سنج پرتو ایکس و میکروسکوپ های الکترونی روبشی، الکترونی روبشی گسیل میدانی و نیروی اتمی بهره-گرفته شد. هم چنین، برای ارزیابی رفتار مکانیکی پوشش ها از آزمون های سختی سنجی میکرو و نانو، سایش پین روی دیسک، محاسبه چقرمگی، زبری سنجی و محاسبه چسبندگی استفاده شد. مطالعات نشان می دهد که با تغییر درصد چرخه کار در فرایند لایه نشانی، مقدار و اندازه میکروذره های موجود در پوشش تغییر می یابد و بر زبری و مورفولورژی سطح آن اثر می گذارد. این عامل به باردار شدن میکروذره های تولیدشده در اتمسفر لایه نشانی مربوط می شود. هم چنین، به دلیل اینکه تغییرات اندازه دانه به تغییرات درصد چرخه کار وابسته است، این تغییرات نیز بر خواص مکانیکی پوشش اثرگذار خواهد بود و به مکانیزم لایه نشانی در درصدهای مختلف چرخه کار مربوط می باشد. بنابر نتایج حاصل از آزمون سختی سنجی میکرو، هنگامی که چرخه کار از 25 به 50 درصد افزایش یافت، سختی از 3168 به 3817 ویکرز افزایش پیدا کرد. اما با افزایش چرخه کار از 50 به 75 درصد، سختی به 3582 ویکرز کاهش پیدا کرد. نتایج آزمون سختی سنجی نانو تطابق خوبی با نتایج سختی سنجی آزمون میکرو داشت، به طوری که با افزایش درصد چرخه کار از 25 به 50 درصد، سختی از 30 به 36 گیگاپاسکال افزایش پیدا کرد. اما با افزایش درصد چرخه کار از 50 به 75، میزان سختی به 34 گیگاپاسکال کاهش یافت. هم چنین، بااستفاده از آزمون سختی سنجی نانو، مقدار مدول یانگ پوشش TiAlN در درصدهای چرخه کار 25، 50 و 75 به ترتیب معادل با 320، 347 و 335 گیگاپاسکال به دست آمد. آزمون سایش پین روی دیسک برای ارزیابی مقاومت به سایش نمونه ها انجام شد. در این آزمون مشخص شد که افزایش درصد چرخه کار از 25 به 75، باعث کاهش ضریب اصطکاک از 55/0 به 44/0 و درنتیجه افزایش مقاومت به سایش شد.