مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارزیابی کیفی خواص مکانیکی پوشش نانوساختار سخت TiAlN اعمال شده بر روی ابزارهای برش با استفاده از تحلیل نتایج XRD

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر
3 دانشگاه ملی پوسان
چکیده
هدف از این مقاله، ارزیابی کیفی خواص مکانیکی پوشش نانوساختار سخت نیترید آلومینیوم-تیتانیوم اعمال شده بر روی ابزارهای برش با استفاده از آزمون پراش پرتو ایکس می باشد. برای این منظور پوشش های نانوساختار TiAlN و TiN با استفاده از روش های رسوب گذاری شیمیایی از فاز بخار به کمک پلاسما و کندوپاش مغناطیسی با توان برانگیختگی بالا به صورت جداگانه لایه نشانی شدند. برای بهبود چسبندگی پوشش نانوساختار TiAlN به زیرلایه فولادی به مدت یکساعت با استفاده از پوشش میان لایه نیترید تیتانیوم لایه نشانی شدند. برای مقایسه نتایج بدست آمده با مقادیر واقعی از دستگاه های نانودندانه گذاری، ریزسختی سنجی و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان استفاده شد. نتایج دلالت دارد که استفاده از آزمون پراش پرتو ایکس و تحلیل پیکهای بدست آمده از این روش، می تواند به خوبی خواص مکانیکی پوششها را به طور کیفی مورد ارزیابی قرار گیرد. برای اثبات ارتباط میان خواص مکانیکی با اطلاعات مستخرج از نمودارهای پراش پرتو ایکس، از عوامل مختلفی چون پارامتر شبکه، میکروکرنش و تنش پسماند، ضریب بافت بلوری، چگالی نابجایی ها و اندازه دانه بلوری بهره گرفته شد. در نتیجه این روش می تواند به عنوان روش غیرمخرب، سریع و ارزان، برای مقایسه و ارزیابی کیفی خواص مکانیکی مواد لایه نازک مورد استفاده عملی قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Qualitative Evaluation of Mechanical Properties of TiAlN Nanostructured Coatings Deposited on Cutting Tools by Analysis of XRD Results

نویسندگان English

A. Abdolahzadeh 1
Hassan Elmkhah 1
Farzad Mahboubi 2
Ali-reza Sabor Rohaghdam 1
Kwang Ho Kim 3
1 Tarbiat Modares University
چکیده English

The purpose of this paper is a qualitative evaluation of the mechanical properties of titanium aluminum nitride (TiAlN) hard nanostructured coatings applied on cutting tools using X-ray diffraction (XRD). Deposition of TiAlN and TiN nanostructured coatings were carried out by a pulse DC plasma-assisted vapor deposition (DC-PACVD) and a high power impulse magnetron sputtering (HIPIMS) machines. At first, for enhancement the adhesion of TiAlN nanostructured coating on the steel substrate, TiN inter-layer was deposited for the all samples. Nano-indentation, micro-hardness tester, and field emission scanning electron microscope (FE-SEM) were used in order to measured and compare the qualitative results with the real and experimental values. The results indicate that XRD pattern and their analysis can be a suitable qualitative method to evaluate the mechanical properties of the coatings. The lattice parameter, micro-strain, residual stress, texture coefficient, the crystal grain size and density of dislocation are used to demonstrate the relationship between the mechanical properties of the coatings and the XRD patterns. As a result, this method can be used as non-destructive and inexpensive method for quantitative comparison and evaluation of mechanical properties of thin film materials.

کلیدواژه‌ها English

X-ray diffraction (XRD)
cutting tools
qualitative evaluation
Mechanical properties
TiAlN coating