13413

بررسي خواص ريزساختاري و مكانيكي پوشش‌هاي كامپوزيتي فوق سخت (TiSiCN)

1398

دكتر رحماني فرد

در عصر جهاني شدن، كار بر روي كاهش هزينه‌هاي توليد و همزمان افزايش عمر محصول در صنايع مورد توجه بسياري بوده است . از چنــد دهــه قبــل، پوشش هاي ســخت بــراي حفاظت ابزارهــاي صنعتــي از جملــه ابزارهاي برش، ابزارهاي شــكل دهي ســرد، قالب هاي تزريق پلاســتيك و ابزارهــاي پرس پودرهــا مورد استفاده قرار گرفتند. افزايــش ســختي، مقاومت به ســايش و فرسايش ابزارها، مقاومت بــه خوردگي و اكسيداســيون و پايــداري در دمــاي بالا ابزارهــا، امكان كاهش ضريب اصطكاك ابزار و غيره از مزاياي استفاده از پوشش ها است .پوشش هاي سراميكي نسل اول ،يك پوشــش دو جزيــي مانند نيتريدها ، كاربيدها و بوريدهاي فلز انتقالي، كه داراي سختي قابل توجه و پايداري دماي بالا است اما نمي تواند چالش هاي مدرن پايداري حرارتي و مقاومت در برابر اكسيداسيون را بر طرف كند. در دماي بالاتر از 500 درجه سانتيگراد ، در حقيقت ممكن است لايه اكسيد روي سطح تشكيل شود ، كه باعث ايجاد استرس در پوشش مي شود ، كه به اندازه كافي بالا است تا لايه محافظ را خراب يا از بين ببرد. براي رفع اين مشكل پوشش هاي نسل دوم ،پوشش هاي ســه جزيــي مانند پوشش هاي TiCN، ارائه شدند اما برخي از چالش ها مانند افزايش همبستگي كسري (COF) و كاهش چقرمگي ناشي از دوپانت عنصرجديد ، به وجود آمد كه پوشش هاي نسل سوم، پوشــش هاي چندلايه و ابرشــبكه اي ماننــد پوشــش هاي TiN/TAlN، ودر نهايت پوشش هاي نسل چهارم، پوششهاي نانوكامپوزيتي تشكيل شده از ذرات نانومتري در ماتريسهاي آمورف يا بلوري ، كه عملكرد بهبود يافته آنها به دليل افزايش حجم مرز دانه آنها است به رفع اين مشكلات پرداخت .در اين پوشش ها مرزهاي دانه مانع حركت و فعال سازي ناجابجايي ها مي شوند و در نتيجه سختي با يك مدول يانگ نسبتاً كم ، مقاومت بالا در برابر سايش ، بازيافت الاستيك بالا ، مقاومت در برابر ايجاد ترك و انتشار ترك ، پايداري حرارتي بالا (تا 1100 درجه سانتيگراد) و كاهش هدايت حرارتي را شامل ميشود. پوشش هاي TiSiCN كواترنر فوق العاده سخت باسختي 34-46 گيگاپاسكال ، يك ساختار نانوكامپوزيتي متشكل از بلورهاي TiCN و كربن آمورف در يك ماتريس SiCN آمورف است. در دماي كم رسوب، به دليل سرعت انتشار آهسته ، تيتانيوم بيشتر در محلول جامد اشباع نشده ماتريس SiCN آمورف باقي مانده است و تنها مقدار كمي فاز كريستالي را تشكيل مي دهد. افزايش نسبي در كسر فاز كربن آمورف منجر به پايين آمدن اصطكاك به حدود 0.1 مي شود. آنيل كردن پوشش ، اندازه دانه كمتري را به همراه دارد و باعث افزايش سايش و خواص ترسيمي ميشود.

5/8/2021 12:00:00 AM

82878

1403/03/23

Investigating the microstructural and mechanical properties of super-hard composite coatings (TiSiCN)

پوشش هاي فوق سخت

tisicn