بررسی اثرات امواج فراصوتی ضربه­ای بر خواص پوشش نانوساختار بر پایه CrN ایجاد شده به روش تبخیر قوس کاتدی

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: بررسی اثرات امواج فراصوتی ضربه­ای بر خواص پوشش نانوساختار بر پایه CrN ایجاد شده به روش تبخیر قوس کاتدی

ارائه دهنده: Provider: مینا مسعودی

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر عباس پاک

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر حسن علم­خواه

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر هاشم مظاهری - دکتر مهدی شعبان

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: چهارشنبه – 30/7/1399

مکان ارائه: Place of presentation:

چکیده: Abstract: امروزه نقش نانو پوشش‌ها در پیشرفت فناوری‌ها، برای کاربرد در صنایع مختلف، قابل ملاحظه است. درصد زیادی از قطعات صنعتی به‌وسیله پوشش‌های سرامیکی، فلزی و کامپوزیتی برای بالا بردن قابلیت اطمینان و کارایی آنها پوشش‌دهی می‌شوند. بنابراین در این زمینه تلاش‌های زیادی برای افزایش عمر اجزا در محیط های با شرایط کاری نامناسب (از جمله محیط خورنده، اکسیداسیون در دمای بالا و سایش) با استفاده از بهبود خواص نانو پوشش‌ها وجود دارد. کاهش میزان چسبندگی و کیفیت عملکرد پوشش، به‌دلیل سختی و تنش بسیار بالا در اکثر پوشش‌های نانوساختار باعث گردیده که در طی دهه اخیر، در کنار نوع مواد، ساختارها و ترکیب پوشش‌ها، استفاده از عملیات‌های سطحی قبل و بعد از فرآیندهای پوشش‌دهی، جهت بهبود خواص پوشش‌ها به‌طور قابل توجهی افزایش یابد. در این بین می‌توان استفاده از فناوری‌های پیشرفته ساخت و تولید مانند اثرات امواج فراصوتی در انجام عملیات سطحی را به‌عنوان یک روش نوین در زمینه بهبود خواص پوشش‌های نانو ساختار مورد توجه قرار داد. با استفاده از کوبش فراصوتی، می‌توان زبری سطح، سختی، خواص مکانیکی و میزان تنش پسماند را در نزدیکی سطح تغییر داد. در نتیجه این روش را می‌توان به عنوان یک روش عملیات سطحی نوین مورد توجه قرار داد و راهکاری قابل توجه برای بهبود خواص پوشش‌های نانو ساختار از جمله میزان چسبندگی و کیفیت سطحی پوشش معرفی نمود. هدف از این پژوهش بررسی اثر فرایند کوبش فراصوتی از طریق انجام عملیات سطحی بر روی نمونه‌ها از جنس فولاد ابزار و بررسی پارامترهای این فرایند در بهبود خواص پوشش‌های نانو ساختار بر پایه CrN می‌باشد. انجام پژوهش در چهار بخش شامل ساخت تجهیزات و انجام عملیات سطحی توسط امواج فراصوتی، پوشش‌دهی نانو ساختار CrN با روش تبخیر قوس کاتدی بر روی فولاد ابزار، بررسی آزمایشگاهی خواص نانو پوشش ایجاد شده و سپس تحلیل نتایج است. با توجه به کاربرد وسیع نانوپوشش‌ها در صنایع خودروسازی، هواپیماسازی، نفت و گاز، تجهیزات پزشکی، صنایع ساختمانی، کشاورزی، نساجی و غیره، زمینه‌های کاربرد نتایج بسیارگسترده و با حصول نتایج مطلوب و شرایط بهینه، ساخت تجهیزات و ارائه خدمات از نتایج کاربردی این پژوهش خواهد بود. با اعمال عملیات کوبش فراصوتی در سه دامنه 20، 25 و 30 درصد و بررسی نتایج به‌دست آمده از آزمایش‌های مختلف، می‌توان دریافت عملیات کوبش فراصوتی با کوبش بر روی سطح و تغییر شکل پلاستیک آن، باعث ایجاد تنش پسماند فشاری در سطح قطعات شده و هرچه دامنه کوبش افزایش یابد، تنش پسماند فشاری ایجاد شده نیز بیشتر می‌شود به‌طوری‌که در نمونه کوبیده شده با دامنه 30%، افزایش تنش پسماند به مقدار 273 درصد بوده است. عملیات کوبش فراصوتی، در دامنه‌های نوسان کم باعث کاهش زبری سطح به میزان 8/38 درصد شده ولی با افزایش دامنه نوسان، زبری افزایش یافته‌است. طبق نتایج می‌توان مشاهده کرد پوشش‌دهی با ساختار نانو و ضخامت کم تأثیر قابل توجهی بر زبری سطح نداشته است. عملیات سطحی انجام شده بر روی نمونه‌ها، باعث ایجاد تغییر شکل شدید سطح و پدیده کارسختی شده و سختی سطح را به مقدار 123 درصد افزایش داده است. همچنین با افزایش دامنه نوسان در عملیات کوبش فراصوتی، سختی زیرسطحی افزایش یافته ولی عمق تغییرات سختی تقریباً ثابت مانده است. با افزایش سختی زیرلایه توسط فرایند کوبش فراصوتی، سختی نانو پوشش نیز به مقدار 70 درصد افزایش یافته است. طبق نتایج آزمون چسبندگی، کیفیت چسبندگی نانو پوشش به زیرلایه‌ی نمونه کوبیده شده با دامنه 20%، بدلیل تنش پسماند فشاری ایجاد شده ناشی از عملیات کوبش فراصوتی و بهبود زبری سطح، بهینه می‌باشد. از دیگر مزایای عملیات کوبش فراصوتی، بهبود مقاومت به سایش و کاهش نسبی ضریب اصطکاک به مقدار تقریباً 60 درصد در اثر افزایش سختی، چسبندگی و کاهش زبری سطح است. همچنین این فرایند، باعث بهبود رفتار خوردگی نمونه‌ها شده و نمونه کوبیده شده با دامنه 20%، شرایط بهینه را دارا می‌باشد و مقاومت به خوردگی آن 32 درصد بهبود داشته است. واژه‌های کلیدی: عملیات سطحی، امواج فراصوتی، پوشش‌دهی، تبخیر قوس کاتدی، پوشش‌های نانو ساختار

فایل: ّFile: