دانلود ترجمه مقاله خواص ریزساختاری و مکانیکی روکش های چندلایه CVD

1. مقدمه 2. روش های تجربی 3. نتایج و بحث و بررسی 4. نتیجه گیری

چکیده – کاربرد معماری روکش چندلایه براساس دو ماده سخت متناوب، استراتژی بهبود خواص مکانیکی روکش های سخت برای صنعت برش فلز فراهم می کند. در این مقاله، رفتار مکانیکی روکش های CVD TiN/TiBN با ریز ساختار آنها همبستگی داده شد و با تک لایه های مربوطه مقایسه شد. چندلایه های دارای دوره تناوب دو لایه ای مختلف (1400، 800، 300 و 200 نانومتر) در یک کارخانه CVD حرارتی مقیاس صنعتی بوسیله تغییرات مختلف ترکیب گاز تغذیه، تهیه شد. بررسی های پراش اشعه ایکس تکاملی، طیف نگاری رامان و ریزبینی الکترونی انتقالی، یک ساختار TiN مکعبی متمرکز بر وجه غالب کننده، همراه با TiB_2 هشت ضعلی و TiB بی ریخت در روکش های حاوی B، را تایید کردند. افزودن B و کاهش دوره تناوب دو لایه ای کاهشی باعث کاهش اندازه دانه و افزایش سختی شد. آزمون های خمش ریزمکانیکی افزایش مقاومت و سختی در برابر شکافت را با افزودن B و افزایش تعداد لایه را آشکار کرد. درحالی که بالاترین مقاومت در یک روکش تک لایه ای TiBN، مشاهده شد، اما TiN/TiBN با یک دوره تناوب دو لایه ای 200 نانومتر سختترین بود و در عین حال مقاوم ترین روکش های بررسی شده بود. مقدمه: تقاضای نرخ سرعت و تغذیه برش زیاد و بازده هزینه همزمان در صنعت فلزبری، علاوه بر مواد بستر با سختی داغ زیاد، نیاز به مواد روکش گذاری پیشرفته دارد [1، 2]. روکش های TiN سخت مقاومت در برابر سایش به مدت بیش از 40 سال برای بهبود عملکرد روکش و عمر مفید اینزرت های برش کاربرید سیمانی، مورد استفاده قرار گرفته است [3]. علاوه بر مقاومت محلول جامد، سخت شوندگی بیشتر روکش های TiN را می توان بوسیله محدود سازی دانه از طریق افزودن ناخالصی هایی مانند B محقق نمود [2]. روکش های TiBN معمولاً برای برش آلیاژهای Ti بکار گرفته می شود که این بخاطر سختی زیاد آنها در دماهای بالاتر ترکیب شده با اکسیداسیون خوب و مقاومت سایشی خوب است [2، 4]. بنابراین، پژوهشهای گسترده ای با توجه ویژه به ماهیت غیرکامپوزیت TiBN انجام شده است که بوسیله هر دو روش رسوب بخار فیزیکی یا شیمیایی (CVD) قابل تهیه است [5-8].

Application of a multilayered coating architecture based on two alternating hard materials provides a strategy to enhance the mechanical properties of hard coatings for the metal cutting industry. Within this work, the mechanical behavior of CVD TiN/TiBN multilayer coatings was correlated with their microstructure and compared to the respective single-layers. Multilayers with different bilayer periods (1400, 800, 300 and 200 nm) were prepared in an industrial-scale thermal CVD plant by alternate variation of the feed gas composition. Complementary X-ray diffraction, Raman spectroscopy and transmission electron microscopy investigations confirmed a dominating face-centered cubic TiN structure, accompanied by hexagonal TiB2 and amorphous TiB in the B containing coatings. The addition of B and a decreasing bilayer period resulted in a decreasing grain size and increasing hardness. Micromechanical bending tests revealed an increase of strength and fracture toughness with addition of B and increasing layer number. While the highest strength was observed in a TiBN single-layered coating, the multilayered TiN/TiBN with a bilayer period of 200 nm was the hardest and at the same time toughest of the investigated coatings. Introduction: The demand for high cutting speed and feed rates and simultaneous cost efficiency in the metal cutting industry requires, besides substrate materials with high hot hardness, sophisticated coating materials [1,2]. Hard, wear-resistant TiN coatings have been used for more than 40 years to improve the cutting performance and lifetime of cemented carbide cutting inserts [3]. In addition to solid solution strengthening, further hardening of TiN coatings can be realized by grain refinement through addition of dopants such as B [2]. TiBN coatings are commonly applied for cutting of Ti alloys due to their high hardness at elevated temperatures combined with good oxidation and wear resistance [2,4]. Therefore, extensive research has been performed with special regard to the nanocomposite nature of TiBN, which can be prepared by both, physical or chemical vapor deposition (CVD) [5–8].