Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Edris
حسین ادریس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Navid Hadi
نوید هادی

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.
: روش‌های پوشش‌دهی در علم متالورژی برای ایجاد پوشش بر روی سطح قطعات استفاده می‌شود که پوشش حاصله، سطح قطعه را در برابر عوامل مخربی چون خوردگی، سایش، فرسایش وسایرعوامل سطحی مقاوم می‌کند. رسوب فیزیکی بخار یا PVD در بردارنده گروهی از روش‌های رسوب‌دهی در خلأ بوده و واژه‌ای عمومی برای توصیف هریک از چندین روش رسوب‌دهی لایه نازک با چگالش بخارات ماده روی سطح یک زیرلایه در خلأ است. پوشش‌های سخت، امروزه دامنه وسیعی از کاربرد‌ها را به خود اختصاص داده اند، به عنوان مثال‌ می‌توان پوشش‌های TiAlN و AlTiN‌ را نام برد که پوشش‌های TiAlN‌ برای ابزار برش و ماشین‌کاری ترجیح داده می‌شوند و پوشش‌های AlTiN‌ برای کاربرد‌های هوا- فضا مناسب‌تر هستند. پوشش‌های TiAlN از جمله پوشش‌های لایه نازک هستند که به طور معمول بر روی ابزار برش و ماشین‌کاری به روش PVD پوشش داده می‌شوند‌. پوشش ها به روش رسوب فیزیکی بخار به کمک پرتوی الکترونی بدست آمده است که برای ایجاد پوشش، از هدف های پودری استفاده شده است. هدف های پودری نسبت به هدف های ذوبی دارای قیمت پایین تری هستند و همچنین برای تولید آنها تجهیزات کمتری احتیاج است، پس سعی در تولید و بهینه سازی این هدف ها شده است. از جمله خواص این پوشش ها می‌توان به سختی و چسبندگی بالای آن ها اشاره کرد. در این پوشش‌ها با اضافه کردن عنصر چهارم‌ می‌توان بعضی از خواص پوشش را تقویت کرد که باعث بهبود خواص و کاربرد پوشش حاصله می‌شود. عناصری مانند کروم که شعاع اتمی یکسانی با Al دارند انحراف قابل توجهی در پارامتر شبکه ایجاد ‌نمی‌کنند. با افزودن کروم، پوشش با سختی کمتر (و احتمالاً چقرمگی بیشتر) و یک چسبندگی خیلی خوب به زیر‌لایه مشاهده می‌شود. همچنین زبری پوشش‌ها با افزایش سطح کروم افزایش یافته است. با افزودن کروم به پوشش‌TiAlN ، مقدار سختی کاهش می‌یابد و با تغییر مقدار کروم، مقدار سختی تغییرات چندانی نداشته است. همچنین با اضافه کردن کروم به پوشش‌ها مقدار مدول الاستیک افزایش یافته است. بار شروع شکستگی و ایجاد ترک در پوشش TiN کمترین مقدار و در پوشش های TiAlCrN بسیار بالاتر و با افزایش درصد کروم به خوبی افزایش می یابد. با استفاده از هدف پودری مقدار زمان پوشش دهی بسیار (6 برابر) کاهش یافته است که این مطلب باعث کاهش شدید هزینه های فرایند پوشش دهی خواهد شد. هدف از انجام پروژه، بهبود واصلاح خواص پوشش‌های TiAlN و بررسی میزان کروم افزوده شده و رابطه‌ی آن با نوع و میزان بهینه سازی پوشش است که از این طریق بتوان با توجه به نوع ابزار و کارآیی و خواصی که از آن انتظار می‌رود، مقدار کرومی که برای پوشش TiAlN احتیاج است، مشخص گردد. کلمات کلیدی PVD‌، پوشش‌های TiAlN‌، سایش، عنصر آلیاژی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی