Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Edris
حسين ادريس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Navid Hadi
نويد هادي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Evaluation the effect of adding chromium on wear properties of the TiAlN coatings
: Coating methods in the science of metallurgy is used for coating on the tools surfaces. The resulting coating keeps the surface intact against destructive factors such as corrosion, wear, erosion and etc. Physical vapor deposition or PVD includes of vacuum deposition techniques and it is a general term to describe any of several ways of condensing vapor deposition to form the thin film on the surface of a substrate in a vacuum. Todays, hard coatings have a wide range of applications amongst which TiAlN and AlTiN are common examples; TiAlN coatings are preferred for cutting tools and machining and AlTiN coatings are appropriate for applications in aerospace. TiAlN coatings include thin film coatings are typically coated on the cutting and machining tools by PVD method. Coatings are obtained by an electron beam physical vapor deposition that to create coatings the powder target has been used. Powder targets are available at lower price, also less equipment is needed to produce them, so various attempts have been made to produce and optimize this target. Among the characteristics of this coating, it’s higher hardness and adhesion properties of this coating can be mentioned. To strengthen some of characteristics of these coatings a forth element can be added to them so that some improvements to the properties of resulting coating would be provided. Elements such as chromium which have the same atomic radius as Al do not create a substantial deviation in the coate lattice parameters. By adding chromium to coatings, less hardness (and probably more roughness) and very good adhesion to the substrates is observed. The roughness of the coatings increased with increasing chromium levels. Hardness is decreased by adding chrome in TiAlN coatings and with changes in the amount of chromium, hardness is not subjected to wide changes. Also adding chromium to coating increases elastic modulus. Fractures and crack initiation load is the tin and the amount in the TiAlCrN is much higher and it increases well by adding more chromium content. B y using a powder target, the amount of coating time has been reduced greatly (6 times) and it also will cause a sharp reduction in the cost of the coating process. The present project is aimed at improving and optimizing the properties of TiAlN coatings and studying the added chromium amount and its relationship with the type and amount of coating optimization. Benefiting from such data, this research is up to determine the required amount of chromium for TiAlN coating due to expected tool type, applications, and properties. Keywords PVD , Coating TiAlN, wear, alloying elements.
چکيده : روش‌هاي پوشش‌دهي در علم متالورژي براي ايجاد پوشش بر روي سطح قطعات استفاده مي‌شود که پوشش حاصله، سطح قطعه را در برابر عوامل مخربي چون خوردگي، سايش، فرسايش وسايرعوامل سطحي مقاوم مي‌کند. رسوب فيزيکي بخار يا PVD در بردارنده گروهي از روش‌هاي رسوب‌دهي در خلأ بوده و واژه‌اي عمومي براي توصيف هريک از چندين روش رسوب‌دهي لايه نازک با چگالش بخارات ماده روي سطح يک زيرلايه در خلأ است. پوشش‌هاي سخت، امروزه دامنه وسيعي از کاربرد‌ها را به خود اختصاص داده اند، به عنوان مثال‌ مي‌توان پوشش‌هاي TiAlN و AlTiN‌ را نام برد که پوشش‌هاي TiAlN‌ براي ابزار برش و ماشين‌کاري ترجيح داده مي‌شوند و پوشش‌هاي AlTiN‌ براي کاربرد‌هاي هوا- فضا مناسب‌تر هستند. پوشش‌هاي TiAlN از جمله پوشش‌هاي لايه نازک هستند که به طور معمول بر روي ابزار برش و ماشين‌کاري به روش PVD پوشش داده مي‌شوند‌. پوشش ها به روش رسوب فيزيکي بخار به کمک پرتوي الکتروني بدست آمده است که براي ايجاد پوشش، از هدف هاي پودري استفاده شده است. هدف هاي پودري نسبت به هدف هاي ذوبي داراي قيمت پايين تري هستند و همچنين براي توليد آنها تجهيزات کمتري احتياج است، پس سعي در توليد و بهينه سازي اين هدف ها شده است. از جمله خواص اين پوشش ها مي‌توان به سختي و چسبندگي بالاي آن ها اشاره کرد. در اين پوشش‌ها با اضافه کردن عنصر چهارم‌ مي‌توان بعضي از خواص پوشش را تقويت کرد که باعث بهبود خواص و کاربرد پوشش حاصله مي‌شود. عناصري مانند کروم که شعاع اتمي يکساني با Al دارند انحراف قابل توجهي در پارامتر شبکه ايجاد ‌نمي‌کنند. با افزودن کروم، پوشش با سختي کمتر (و احتمالاً چقرمگي بيشتر) و يک چسبندگي خيلي خوب به زير‌لايه مشاهده مي‌شود. همچنين زبري پوشش‌ها با افزايش سطح کروم افزايش يافته است. با افزودن کروم به پوشش‌TiAlN ، مقدار سختي کاهش مي‌يابد و با تغيير مقدار کروم، مقدار سختي تغييرات چنداني نداشته است. همچنين با اضافه کردن کروم به پوشش‌ها مقدار مدول الاستيک افزايش يافته است. بار شروع شکستگي و ايجاد ترک در پوشش TiN کمترين مقدار و در پوشش هاي TiAlCrN بسيار بالاتر و با افزايش درصد کروم به خوبي افزايش مي يابد. با استفاده از هدف پودري مقدار زمان پوشش دهي بسيار (6 برابر) کاهش يافته است که اين مطلب باعث کاهش شديد هزينه هاي فرايند پوشش دهي خواهد شد. هدف از انجام پروژه، بهبود واصلاح خواص پوشش‌هاي TiAlN و بررسي ميزان کروم افزوده شده و رابطه‌ي آن با نوع و ميزان بهينه سازي پوشش است که از اين طريق بتوان با توجه به نوع ابزار و کارآيي و خواصي که از آن انتظار مي‌رود، مقدار کرومي که براي پوشش TiAlN احتياج است، مشخص گردد. کلمات کليدي PVD‌، پوشش‌هاي TiAlN‌، سايش، عنصر آلياژي

ارتقاء امنیت وب با وف بومی