محسن شیخی

در این پژوهش توسط روش رسوب فیزیکی بخار با استفاده از تبخیر قوس کاتدی لایه های نانوساختار TiN بر روی فولاد زنگ نزنL 316 طی زمان های 1، 2 و 3 ساعت اعمال شد. بیشترین ضخامت با مدت زمان 3 ساعت به دست آمد که برابر 4 میکرون بود. پارامترهای مختلفی بر روی خواص ساختاری، مکانیکی و همچنین خواص سایش تاثیر گذار است، با این حال همان طور که عنوان شد زمان به عنوان پارامتر اصلی بررسی شد. همچنین پوشش چندلایه Ti/TiN به مدت زمان 1 ساعت جهت مقایسه خواص سطحی با پوشش های TiN رسوب دهی شد. خواص فیزیکی و مکانیکی همچون ریزساختار، ضخامت، ترکیب شیمیایی، فازهای تشکیل دهنده پوشش، اندازه دانه، بافت، سختی، تنش پسماند و سایش مورد مطالعه قرار گرفته شد. شناسایی فازهای موجود در پوشش توسط روش پراش پرتو ایکس (XRD) انجام شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز تفکیک انرژی (EDS) جهت مطالعه ریز ساختار و مورفولوژی رشد و ترکیب پوشش استفاده شد. بررسی خواص مکانیکی توسط آزمون نانوفرورونده انجام شد. همچنین در این پژوهش رفتار سایشی پوشش ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد پوشش های ایجاد شده همگی نانوساختار است، با افزایش زمان رسوب دهی ضخامت پوشش های ایجاد شده از 4/1 به 4 میکرومتر افزایش و اندازه بلورک ها از 19 به 5/16 ناتومتر کاهش یافته است. در پوشش های TiN با افزایش ضخامت، سختی پوشش ها از 59/20 به 74/21 گیگا پاسکال افزایش پیدا کرد. همچنین مدول الاستیک نیز با افزایش ضخامت از 83/409 به 11/460 گیگاپاسکال افزایش پیدا کرد. سختی و مدول الاستیک پوشش Ti/TiN به دلیل تجمع نابجایی ها در میان لایه های پوشش به ترتیب 06/23 و 85/465 گیگاپاسکال به دست آمد. همچنین افزایش زمان رسوب دهی منجر به زیاد شدن تعداد ماکرو ذرات در سطح پوشش شد. تنش پسماند در پوشش TiN با آزمون نانوفرورونده محاسبه شد. افزایش ضخامت پوشش سبب افزایش تنش از 05/2- به 35/5- گیگاپاسکال شد. نتایج آزمایش های تجربی با مدل سازی به روش اجزا محدود مقایسه شد و صحت نتایج آزمون دندانه گذازی نانو را تایید کرد.