بررسی تجربی و عددی سایش در پوشش نانوساختار تیتانیوم نیتراید TiN بر پایه فولادی
نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران
doi
چکیده
سایش از جمله مکانیزمهای مخربی است که میتواند عملکرد بسیاری از سیستمهای صنعتی را تحتالشعاع قرار دهد. پوشش نیترید تیتانیوم (TiN) به دلیل داشتن خواص منحصر به فردی همچون مقاومت به حرارت و اکسیداسیون بالا و مقاومت زیاد به سایش، در بسیاری از قطعات صنعتی بهمنظور تقویت مقاومت به خوردگی، اکسیداسیون و سایش مورد استفاده قرار میگیرد. در کار حاضر پوشش نانوساختار TiN با روش رسوبدهی فیزیکی بخار روی پایهای فولادی نشانده شده است. خواص پوشش با استفاده از آزمون نانوفروبرش به دست آمده است و آزمون سایش پین روی دیسک روی سه نمونه متفاوت در بارگذاری و سرعتهای مختلف انجام شده است که در نتیجه آن، نمونه با ضخامت پوشش بالاتر، مقاومت به سایش بالاتری را از خود نشان میدهد. فرآیند سایش به دلیل ماهیت غیرقابل بازگشت آن باعث افزایش آنتروپی سیستم میشود. در قسمت تحلیلی کار حاضر با استفاده از دمای به دست آمده از روش المان محدود، ارتباط بین دما و نرخ سایش و همینطور نرخ تولید آنتروپی و نرخ سایش مطالعه شده است. مشاهده شد که پوشش با ضخامت بالاتر مقاومت به سایش بهتری نشان میدهد. در این پژوهش، ارتباط بین سایش و آنتروپی بررسی شده است که بتوان برای مواد مختلف با پیشبینی دما میزان سایش را نیز پیشبینی کرد. همچنین به کمک روش اجزای محدود، تغییرات دما با زمان در دو سطح با پوشش و بدون پوشش نیز پیشبینی شد. یکی از نوآوریهای این تحقیق، در قابلیت ارتباط بین میزان سایش و حرارت تولید شده است.
