%46تخفیف

دانلود پروژه: ایجاد پوشش TiN به روش PACVD روی فولاد زنگ نزن آستنیتی 316 و بررسی خواص فرسایشی آن

تعداد 101 صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد

مواد، شمهندسیناسایی و انتخاب مواد مهندسی

ایجاد پوشش TiN به روش PACVD روی فولاد زنگ نزن آستنیتی 316 و بررسی خواص فرسایشی آن

چکیده

فولاد زنگ نزن 316 با داشتن خواص مناسب از جمله قابلیت فرمپذیری مناسب، چقرمگی عالی، نرخ کارسختی بالا، مقاومت خزشی و مقاومت به خوردگی خوب، کاربردهای فراوانی دارد. علیرغم داشتن این مزایا، نیاز به داشتن مقاومت سایشی و فرسایشی بالاتر این فولاد در صنایع احساس میشود. در این پروژه، به منظور بهبود خواص مکانیکی سطحی فولاد زنگنزن آستنیتی 316 و بهبود خواص فرسایشی آن، لایهی نانوسختار TiN به روش PACVD روی این فولاد ایجاد شد. ابتدا پوشش TiN در سه دمای 470 ، 490 و °C510 ایجاد شد. با بررسی خواص فرسایشی پوششهای ایجاد شده در دماهای مختلف، مشخص شد که پوشش ایجاد شده در دمای °C470، دارای بهترین خواص فرسایشی است. برای بررسی تاثیر درصد چرخه کاری، پوششTiN در سه چرخه کاری 33، 40 و 50% و در دمای °C470 ایجاد شد. سپس جهت بررسی تاثیر پیش عملیات نیتروژندهی، در دمای °C470 و چرخه کاری 33% پوشش TiN اعمال شد. برای اطمینان از ایجاد TiNدر سطح نمونههای پوششدهی شده، بررسیهای فازی توسط آزمایش XRD مورد مطالعه قرار گرفت. خواصی نظیر چسبندگی، سختی، اندازه دانههای پوشش، ضخامت پوشش، زبری و خواص فرسایشی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان مي دهد که با تغییر دمای پوششدهی از 470 به°C 510 ، اندازه دانههای پوشش از حدود 12به 47 نانومتر و با تغییر درصد چرخه کاری از 33به 50% اندازه دانههای پوشش از 12به 28 نانومتر تغییر مي يابد. با مقایسه خواص فرسایشی نمونههای پوششدهی شده با نمونه خام مشاهده مي شود که ایجاد پوشش TiN روی فولاد زنگ نزن آستنیتی 316 سبب کاهش وزن کم شده و افزایش زمان لازم برای مرحله جوانهزنی در طی آزمون فرسایش مي شود. میتوان گفت با ایجاد لایه نانوساختار بر سطح نمونهها، وزن کم شده تقریبا نصف و زمان جوانهزنی در برخی نمونهها حتی تا شش برابر هم شده است.

کلید واژه: پوشش نانو ساختار TiN، فرآیند PACVD، فولاد زنگ نزن آستنیتی 316، خواص فرسایشی

دسته: فنی و مهندسی, مهندسی مواد برچسب: خواص فرسایشی, فرآیند PACVD, فولاد زنگ نزن آستنیتی 316, کلید واژه: پوشش نانو ساختار TiNدانلود-پروژه-پایان نامه-کارشناسی-ارشد-فایل ناب

توضیحات

فهرست مطالب

عنوان شماره صفحه

فصل اول مقدمه.. 1

فصل دوم مروری بر منابع مطالعاتی… 4

2-1- فولاد زنگ نزن آستنیتی 316. 5

2-2- نانو پوششهای سخت… 6

2-2-1- کاربرد پوششهای نانوساختار. 7

2-2-2- دلایل استفاده ار نانوپوششها 7

2-3- نیترید تیتانیوم. 8

2-3-1- ویژگیهای TiN.. 10

2-3-2- روشهای تولید پوشش TiN.. 11

2-4- رسوبدهی شیمیایی از فاز بخار به کمک پلاسما (PACVD). 12

2-4-1- پلاسما 15

2-4-1-1- مزایای استفاده از پلاسما در رسوب فیلم.. 16

2-4-1-2- معایب استفاده از پلاسما در رسوب فیلم.. 16

2-4-1-3- تولید پلاسما 16

2-4-2- پارامترهای فرآیند PACVD.. 17

2-4-2-1- اثر دما در فرآیند PACVD.. 18

2-4-3- تجهیزات… 18

2-4-3-1- سیستم تأمین کننده گازهای شیمیایی.. 18

2-4-3-2- رآکتورهای PACVD.. 19

2-4-3-3- سیستم خارج کننده محصولات گازی باطله. 19

2-5- ایجاد پوشش TiN به روش PACVD.. 20

2-5-1- اثر فشار بر خواص پوشش…. 21

2-5-2-اثر گاز هیدروژن بر خواص پوشش…. 21

2-5-3- اثر گاز نیتروژن بر خواص پوشش…. 22

2-5-4- اثر گاز کلرید تیتانیوم بر خواص پوشش…. 23

2-6- بررسی چسبندگی پوشش…. 25

2-7- مکانیزمهای فرسایش…. 27

2-7-1- فرسایش ذرات جامد.. 27

2-7-2- فرسایش اصابت مایع.. 27

2-7-3- فرسایش دوغابی.. 28

2-7-4- فرسایش حفره زایی.. 28

2-7-4-1- ماهیت خستگی فرسایش حفرهزایی.. 31

2-8- روشهای ایجاد مقاومت به فرسایش…. 35

2-9- ضرورت انجام پژوهش…. 36

فصل سوم مواد و روشهای تحقیق… 37

3-1 روند کلی انجام آزمایشها 38

3-1- آمادهسازی نمونهها 39

3-3- فرآیند پوششدهی.. 41

3-4- مراحل انجام فرآیند پوششدهی.. 41

3-4-1- تمیز کردن دستگاه و نمونهها 42

3-4-2- ایجاد خلا در محفظه. 42

3-4-3- تنظیم فشار و ترکیب مخلوط گازی.. 42

3-4-4- فرآیند تخلیه نورانی و گرم کردن قطعه کار. 43

3-4-5- سرد کردن نمونهها 43

3-5- شرایط انجام آزمایش…. 44

3-6- آزمون طیفنگاری اشعه ایکس(XRD). 46

3-7- آزمون SEM… 46

3-8- آزمون ریز سختیسنجی.. 46

3-9- آزمون زبری سنجی.. 47

3-10- آزمون راکول C.. 47

فصل چهارم نتایج و بحث… 49

4-1-ظاهر نمونههای پوششدهیشده. 50

4-2- آنالیز شیمایی پوششهای TiN با روش EDS. 51

4-3- نتایج آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) بعد از آزمون فرسایش…. 55

4-4- بررسی اندازه دانههای پوشش…. 57

4-5- تصاویر میکروسکوپی از پوشش TiN.. 58

4-6- تاثیر دما بر اندازه ذرات پوشش…. 60

4-7- تاثیر درصد چرخه کار روی اندازه دانهها 62

4-8- ضخامت پوشش…. 63

4-9- نتایج زبری سنجی.. 67

4-10- آزمون راکول C.. 69

4-11- بررسی خواص فرسایش…. 72

فصل پنجم نتیحهگیری و پیشنهادها. 84

نتیجهگیری.. 85

پیشنهادها 87

مراجع.. 88

فهرست اشکال

عنوان شماره صفحه

شکل2-1 شبکه مکعبی وجوه مرکزدار نیترید تیتانیوم. 9

شکل 2-2 تصویر شماتیک از سیستم PACVD.. 13

شکل2-3 شکل شماتیک از فرآیند PACVD.. 15

شکل2-4 تصویر شماتیک از تولید پلاسما. 17

شکل 2-5 اثر فشار بر سختی و نرخ رسوب پوشش…. 21

شکل2-6 اثر درصد هیدروژن بر ترکیب پوشش…. 22

شکل2-7 اثر درصد هیدروژن بر سختی و نرخ رسوب پوشش…. 22

شکل 2-8 اثر درصد نیتروژن بر ترکیب پوشش…. 23

شکل 2-9 اثر درصد کلرید تیتانیوم بر ترکیب پوشش…. 24

شکل 2-10 اثر درصد کلرید تیتانیوم بر سختی و مدول یانگ پوشش. 24

شکل 2-11 تاثیر درصد کلر بر اندازه دانه و زبری سطح پوشش. 25

شکل 2-12 استاندارد VDI 3198برای حالتهای مختلف آزمون راکول C. 27

شکل 2-13 انفجار نامتقارن حباب (الف) در تماس با سطح جامد (ب) نزدیکی سطح جامد. 31

شکل 2-14 منحنی عمومی تخریب در اثر فرسایش حفرهزایی. 33

شکل2-15 خواص مورد نیاز برای داشتن بهترین مقاومت فرسایشی در برابر سختی.. 33

شکل 2-16 كاهش وزن ناشی از فرسایش حفرهزایی به صورت تابعی از زمان فرسایش برای چندین آلياژ استاندارد، براساس آزمون ارتعاشی استاندارد ASTM G32. 34

شکل 2-17- تصویر SEMازسطح فولاد زنگ نزن 316 تحت فرسایش حفرهزایی؛ الف ( مراحل ابتدایی فرسایش، ب( سطح كاملاً فرسایش یافته . 35

شکل 3-1. مراحل انجام آزمایشها. 39

شکل 3-2 نمونه آماه شده برای پوششدهی.. 40

شکل 3-3 آنالیز عنصری (EDS) از فلز زمینه. 41

شکل 3-4 دستگاه PACVD مورد استفاده در این پژوهش…. 42

شکل3-5 فرآیند تخلیه نورانی و ایجاد پلاسما ایجاد شده در دستگاه. 44

شکل 3-6 الف). دستگاه آلتراسونيک مورد استفاده در آزمون فرسایش حفره زایی غيرتماسی ب). ظرف شيشهای دوجداره آبگرد جهت ثابت نگهداشتن دمای انجام آزمایش، محل قرارگيری نمونه و نوک تيتانيومی متصل به نگهدارنده آلومينيومی جهت محافظت نگهدارنده ازفرسایش. 49

شکل 4-1 نمونه پوششدهی شده باTiN را در دمای C°470 و چرخه کاری 33%. 52

شکل 4-2 منحنی EDS نمونه پوششدهی شده در دمای C°470و چرخه کار 33%. 53

شکل 4-3 منحنی EDS نمونه پوششدهی شده در دمای C°490 و چرخه کار 33%. 54

شکل 4-4 منحنی EDS نمونه پوششدهی شده در دمای C°510 و چرخه کار 33%. 55

شکل 4-5 نمودارهای پراش اشعه ایکس برای نمونه پوششدهی شده در دمای 470، 490 و°C 510 و درصد چرخه کاری 33 % 57

شکل 4-6 نمودارهای پراش اشعه ایکس برای نمونه پوششدهی شده در دمای °C470 و درصد چرخه کاری 33، 40 و 50%. 58

شکل 4-7 نمودار پراش اشعه ایکس برای نمونه پیش عملیات نیتروژندهی شده و پوشش ایجاد شده در دمای °C470 و درصد چرخه کاری 33 % 58

شكل 4-8 پهناي پيك در نصف ارتفاع. 59

شکل 4-9 الف) تصویر FE_SEM از سطح نمونه پوششدهی شده در دمای °C 470 و چرخه کاری 33% ، ب) همان تصویر در بزرگنمایی بالاتر 61

شکل 4-10 تصاویر FE_SEM از نمونههای پوششدهی شده در چرخه کار 33% و دماهای الف)°C470، ب) °C490 و ج) °C5010 63

شکل 4-11 تصاویر FE_SEM از نمونههای پوششدهی شده دردمای °C470 و درصد چرخه کاری الف) چرخه کاری 33% ب) 40% ج) 50% 64

شکل 4-12 تصاویر FE_SEM برای تعیین ضخامت پوشش در چرخه کاری 33% و دمای الف)C°470، ب) C°490 و ج) C°510 66

شکل4-13 نمودار دمای پوششدهی – سختی پوشش…. 68

شکل 4-14 اثر درصد چرخه کاری روی سختی نمونههای پوششدهی شده در شرایط مختلف… 69

شکل 4-15 اثر دمای پوششدهی روی زبری سطح نمونهها 70

شکل 4-16 اثر چرخه کاری روی زبری سطح نمونهها 70

شکل 4-18 تصاویر میکروسکوپ نوری از اثر فرورونده راکول C روی نمونههای پوششدهی شده با TiN الف( نمونه C°470 ب( نمونه C°490 ج( نمونه C°510.. 72

شکل 4-19 تصاویر میکروسکوپ نوری از اثر فرورونده راکول Cروی نمونههای پوششدهی شده در دمای C°470 و درصد چرخه کاری الف( 33% ب(40% ج( 50%. 73

شکل 4-20 الف) اثر دمای پوششدهی بر کاهش جرم در آزمون فرسایش و ب) اثر درصد چرخه کاری بر کاهش جرم در آزمون فرسایش 75

شکل 4-21 الف) تصویر SEM از سطح فولاد زنگ نزن آستنیتی316 تحت فرسایش حفرهزایی، ب) همان تصویر در بزرگنمایی بیشتر 76

شکل 4-22 نمودار پراش اشعه ایکس برای نمونه پوششدهی شده در دمای °C470 و درصد چرخه کاری 33 % بعد از آزمون فرسایش 77

شکل 4-23 تصویرSem ازالف) سطح نمونه Pn/TiN بعد از 3 ساعت فرسایش ب) همان عکس در بزرگنمایی بیشتر. 78

شکل 4-24 تصاویر SEM از سطح نمونههای پوششدهی شده در چرخه کار 33% و دمای الف)°C470، ب) C°490 ، ج) C °510 بعد از 3 ساعت فرسایش…. 79

شکل 4-25 تصاویر SEM از سطح نمونههای پوششدهی شده در دمای °C 470 و چرخه کاری الف) % 33، ب) 40% ، ج) 50% بعد از 3 ساعت فرسایش…. 80

شکل 4- 26 تصویر SEM از سطح فرسایش یافته نمو.نه پوششدهی شده در دمای°C470 و چرخه کاری 33% ب) همان تصویر در بزرگنمایی بالاتر 81

شکل 4–27 تصویر SEM از سطح فرسایش یافته نمونه پوششدهی شده در دمای °C490 و چرخه کاری 33%. 82

شکل 4-28 تصویر SEM از سطح فرسایش یافته نمو.نه پوششدهی شده در دمای °C510 و چرخه کاری 33%. 82

شکل 4-29 تصویر SEM از سطح فرسایش یافته نمو.نه پوششدهی شده در دمای°C470 و چرخه کاری 40%. 83

شکل4-30 تصویر SEM از سطح فرسایش یافته نمو.نه پوششدهی شده در دمای°C470 و چرخه کاری 50%. 83

شکل 4-31 شکل4-31 تصویر SEM از سطح فرسایش یافته نمونه PN/TiN شده……………………………………………………………84

فهرست جداول

عنوان شماره صفحه

جدول 2-1 خواص مکانیکی فولاد زنگ نزن 316. 6

جدول 2-2 افزایش عمر ابزار در اثر پوششدهی ابزار. 10

جدول2-3 مواردی از کاربرد فرآیند PACVD.. 13

جدول 2-4 مقایسه دمای رسوب دهی در فرآیند PACVDو CVD 15

جدول 3-1 ترکیب شیمیایی فلز پایه بر حسب درصد وزنی(wt%). 40

جدول 3-2ترکیب شیمیایی فولاد زنگ نزن 316 طبق استاندارد ASTM A240/A240M-99. 41

جدول 3-3 شرایط مرحله تمیزکاری.. 45

جدول 3-4 شرایط مرحله نیتروژندهی.. 46

جدول3-5 شرایط ثابت مرحله پوششدهی.. 47

جدول 4-1 جدول نتایج EDS نمونه TiN پوششدهی شده در دمایC°470 و چرخه کار 33%. 54

جدول4-2 نتایج EDSنمونه TiN پوششدهی شده در دمای C°490 و چرخه کار 33%. 52

جدول 4-3 نتایج EDS نمونه TiN پوششدهی شده در دمای C°510 و چرخه کار 33%. 55

جدول 4-4 جدول مشخصات مربوط به پیکهای اصلی حاصل از طیف اشعه ایکس و نتایج حاصل از آن.. 60

جدول4-5 ضخامت پوشش برای نمونهها در شرایط پوششدهی مختلف… 65

امتیاز 0 از 5 از 0 دیدگاه

قیمت اصلی 39,000 تومان بود.قیمت فعلی 21,000 تومان است.

تاریخ ایجاد دی 28, 1399
تاریخ بروزرسانی اسفند 13, 1401
فروش 0
دیدگاه 0

شرایط استفاده از محصول

تمام محصولات به ازای پرداخت پروژه تنها قابل استفاده می باشند. این بدین معنی است که برای استفاده از یک یا چند محصول ، لازم به خرید آن محصول است.

مزایای خرید این محصول:

دسترسی به فایل به صورت همیشگی
پشتیبانی رایگان
پشتیبانی 24 ساعته محصول
بازگشت وجه در صورت عدم رضایت مشتری

مشاهده قوانین سایت