فهرست مطالب

فصلنامه مواد پیشرفته در مهندسی
سال سی و هفتم شماره 2 (تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/05/16
  • تعداد عناوین: 8
|
  • زهرا خسروشاهی *، فتح الله کریم زاده، مهشید خرازیها صفحات 1-12
    مواد گرافنی به دلیل خواص الکتریکی (موبیلیته حامل بار بالا) ، خواص الکتروشیمیایی (نرخ انتقال الکترون بالا) و ساختار منحصر به فرد (نسبت سطح به حجم بالا) در زمینه های مختلف علوم بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. البته این مواد به دلیل صفحات دو بعدی دارای محدودیت در مکان های فعال واکنش هستند. بر این اساس، تبدیل صفحات دو بعدی به سه بعدی باعث ایجاد ماده گرافنی با سطح ویژه و سینتیک انتقال جرم و الکترون بالا می شود. در این پژوهش، گرافن سه بعدی با استفاده از اکسید گرافن و توسط ذرات فداشونده پلی استایرن سنتز شد. برای این منظور، محلول آبی اکسید گرافن احیا شده همراه با محلول آبی ذرات کروی پلی استایرن با دو نسبت وزنی 5:95 و 15:85 مخلوط شدند و با کنترل pH در محدوده 8-6، داربست گرافن سه بعدی- پلی استایرن سنتز شد. برای خروج قالب فداشونده استایرن، این داربست در تولوئن غوطه ور شد. علاوه بر این، تاثیر دو روش مختلف سنتز، سانتریفیوژ و صاف کردن بر مورفولوژی داربست مورد بررسی قرار گرفت. داربست سه بعدی سنتز شده توسط آزمون پراش پرتو ایکس و میکروسکوپی الکترونی روبشی مشخصه یابی شد. طبق این نتایج، گرافن سه بعدی سنتز شده با روش سانتریفیوژ دارای تخلخل های بیشتر و یکنواخت تری است. علاوه بر این، استفاده از نسبت وزنی اکسید گرافن به پلی استایرن 5:95 امکان خروج کامل ذرات پلی استایرن فداشونده را فراهم می آورد. بنابراین با استفاده از روش قالب فداشونده پلی استایرن و سانتریفیوژ و همچنین نسبت وزنی اکسید گرافن به پلی استایرن 5:95 می توان به یک شبکه سه بعدی گرافن با توزیع یکنواختی از تعداد بسیار زیاد تخلخل های میکروسکوپی دست یافت. همچنین طبق ارزیابی الکتروشیمیایی انجام گرفته با این نمونه بهینه نسبت به اکسید گرافن احیا شده، گرافن سه بعدی دارای خواص الکتروشیمیایی بهتری نسبت به اکسید گرافن احیا شده است و بنابراین گرافن سه بعدی با نسبت بهینه اکسید گرافن احیا شده به پلی استایرن 5:95 یک جایگزین ایده آل برای اکسید گرافن احیا شده برای کاربردهای الکتروشیمیایی است.
    کلیدواژگان: گرافن سه بعدی، پلی استایرن، روش قالب فداشونده
  • مجید حسین زاده*، محسن بزرگمهر، علی قاسمی، مجید عسکری صفحات 13-27
    آلیاژ مغناطیسی NdFeB یکی از مغناطیس های سخت و دارای بالاترین میزان حداکثر انرژی تولید شده در جهان است. رایج ترین روش های تولید آلیاژهای مغناطیسی Nd2Fe14B، روش های متالوژی پودر و تکنیک های کوئنچ سریع است. در این تحقیق اثر دمای پرس گرم بر خواص مغناطیسی مگنت Nd2Fe14B مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی ساختار و خواص مغناطیسی نمونه های ساخته شده، مطالعات ساختاری بر پایه پراش پرتو ایکس، طیف سنج فلورسانس پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی توزیع انرژی از بالک مگنت Nd2Fe14B و آزمون های مغناطیسی با استفاده از مغناطومتر ارتعاشی انجام شد. نتایج حاصل از آزمون ها نشان داد که علاوه بر فاز Nd2Fe14B دو فاز ? -Fe و فاز غنی از Nd نیز در ساختار مگنت تهیه شده وجود دارد که این فاز های ثانویه نه تنها مخرب نیستند بلکه به نحو موثری با فاز اصلی کوپلینگ تبادلی ایجاد کرده و سبب بهبود خواص مغناطیسی می شود. با افزایش دمای پرس، خواص مغناطیسی مگنت های سینتر شده، افزایش یافت و درنهایت مگنت Nd2Fe14B با حداکثر انرژی تولید شده بالاتر از 290 کیلوژول بر مترمکعب ساخته شد
    کلیدواژگان: مغناطیس سخت، خواص مغناطیسی، آهنربای مغناطیسی دائمی، تف جوشی
  • آفاق پناهی، معصومه سیف اللهی*، سید مهدی عباسی، سید مهدی قاضی میرسعید صفحات 29-37
    تاثیر افزودن جزئی منیزیم بر ریزساختار و خواص مکانیکی دما بالای سوپرآلیاژ Haهدف از پژوهش حاضر، ارزیابی تاثیر افزودن جزئی منیزیم بر رفتار مکانیکی دما بالا و تغییرات ریزساختاری سوپرآلیاژ Hastelloy X است. نتایج نشان می دهد که با افزایش منیزیم از صفر تا ppm47، اندازه دانه از 64 به 38 میکرومتر کاهش و میزان کسر حجمی کاربیدها از 2/2 به 6/4 درصد افزایش یافته است. همچنین منیزیم توزیع ذرات کاربیدی در زمینه را از درشت و پیوسته به صورت مجزا تغییر داده است. منیزیم با مکانیزم جدایش در مرزدانه و در مرز کاربید/ زمینه منجر به تغییر ترکیب شیمیایی کاربیدها شده و خواص مکانیکی آلیاژ را تحت تاثیر قرار می دهد. افزایش منیزیم از صفر تا ppm 47 باعث افزایش استحکام کششی از 309 به 345 مگاپاسکال، کاهش داکتیلیته و افزایش عمر گسیختگی از 16 به 30 ساعت شده است. اندازه دانه و میزان کاربیدها عوامل تاثیرگذاری در میزان عمر گسیختگی است و در این پژوهش افزایش میزان کاربیدها در اثر افزودن منیزیم مکانیزم غالب بر افزایش عمر گسیختگی است.
    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ Hastelloy X، منیزیم، کسرحجمی کاربید، خواص کششی، خواص تنش، گسیختگی
  • آسیه حبیبی*، سید محمد موسوی خویی، فرزاد محبوبی صفحات 39-48
    - با استفاده از روش پلاسمای الکترولیتی، کاتدی فیلم نازکی از کربن شبه الماس و کاربین بر سطح نیکل ایجاد شد. محلول اتانولی با غلظت 15، 30 و 50 درصد حجمی اتانول به عنوان الکترولیت مورد استفاده قرار گرفت و فیلم کربنی حاصله با استفاده از آزمون طیف سنجی انتشار نوری تخلیه جرقه، میکروسکوپ الکترونی روبشی، پروفیلومتر نوری و روش بهبود سطحی پراکندگی رامان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج، تشکیل پوششی از جنس کربن با ضخامت 60-40 نانومتر را بر سطح نیکل تایید می کند. با افزایش غلظت اتانول، نسبت شدت باند مربوط به کاربین در طیف رامان نسبت به باند مربوط به ساختار آمورف کربنی از 04/1 به 32/0 کاهش یافت که نشان دهنده کاهش میزان کاربین و افزایش در مقدار کربن شبه الماس در فیلم ایجاد شده است. همچنین، بررسی سطحی نمونه ها، افزایش در زبری سطح را از 520 تا 750 نانومتر با افزایش در غلظت اتانول نشان داد
    کلیدواژگان: پلاسمای الکترولیتی کاتدی، کربن شبه الماس، کاربین، طیف سنجی رامان
  • مرتضی علیزاده *، عباس چشم پیش صفحات 49-58
    در این پژوهش، پوشش های کامپوزیتی Ni-Mo-Al2O3روی زیرلایه فولادی کربن متوسط به روش رسوب دهی الکتریکی در یک حمام سیتراته شامل ذرات میکرونی Al2O3تولید شدند. سپس اثر غلظت ذرات در حمام (از گستره صفر تا 30 گرم بر لیتر) بر مورفولوژی، ترکیب شیمیایی، ریزسختی و مقاومت به خوردگی پوشش های تولیدی بررسی شد. جهت بررسی ریزساختار، مورفولوژی سطحی و همچنین توزیع ذرات در پوشش ها از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی و آزمون کمی طیف سنجی تفکیک انرژی استفاده شد. رفتار خوردگی پوشش های تولیدی در محلول 5/3 درصد وزنی نمک طعام بررسی شد. نتایج نشان داد که حضور ذرات اکسید آلومینیوم در پوشش مورفولوژی پوشش های Ni-Mo را تغییر می دهد و علاوه بر این باعث افزایش سختی و مقاومت به خوردگی پوشش های آلیاژی Ni-Mo می شود. همچنین مشخص شد که پوشش های تولیدی در غلظت ذرات 20 گرم بر لیتر در حمام دارای مورفولوژی مناسب و بدون حفره بوده و نیز دارای بیشترین سختی و مقاومت به خوردگی در بین پوشش های تولیدی هستند.
    کلیدواژگان: پوشش های کامپوزیتی نیکل، مولیبدن، آلومینا، رسوب دهی الکتریکی، مورفولوژی، ریزسختی، مقاومت به خوردگی
  • سیده فاطمه شمس، مهدی ابراهیمیان حسین آبادی* صفحات 59-67
    هدف از این تحقیق، مدل سازی و تحلیل مکانیکی صفحه تثبیت استخوانی کامپوزیت لایه ای تخریب پذیر فسفات کلسیم دوفازی/ ابریشم (BCP/Silk) (چهار لایه فسفات کلسیم دوفازی و سه لایه ابریشم به صورت یک در میان) برای درمان شکستگی استخوان تیبیا است. جهت مدل سازی و تحلیل مکانیکی از نرم افزار آباکوس استفاده شد. ابتدا استخوان تیبیا بر اساس اندازه های آنتروپومتری یک انسان متوسط به صورت یک استوانه دولایه درنظر گرفته شد که بخش داخلی آن را مغز استخوان و بخش بیرونی آن را استخوان قشری تشکیل می دهد. سپس صفحه تثبیت استخوان و پیچ ها بر اساس استاندارد های موجود و همچنین با توجه به خواص مکانیکی کامپوزیت جدید مورد نظر این پژوهش، در نرم افزار آباکوس طراحی شد. مش صفحه تثبیت استخوان از نوع هرمی و برای بقیه تجهیزات از نوع آجری انتخاب شدند. صفحه تثبیت روی استخوان قرار گرفت و با مقید کردن استخوان در راستای محور Y، بار استاتیکی حدود 400 نیوتن اعمال شد. نتایج نشان می دهد که صفحه تثبیت استخوان کامپوزیتی علاوه بر زیست سازگار و تخریب پذیر بودن دارای مدول الاستیک حدود 21 گیگاپاسکال بوده که نزدیک به مدول الاستیک استخوان است.
    کلیدواژگان: صفحه تثبیت استخوانی، کامپوزیت، استخوان تیبیا، تخریب پذیر، فسفات کلسیم دوفازی، ابریشم
  • شروین دانشور اصل*، خطیب الاسلام صدرنژاد صفحات 69-79
    پوشش نانومیله های روتایل به روش هیدروترمال سنتز و سپس نانوبرگ های آناتاز روی آنها به شیوه محلولی رشد داده شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی لایه نازک متشکل از نانومیله ها نشان دادند که این لایه یکنواخت و عاری از ترک بوده و نانومیله ها دارای قطر متوسط 90 نانومتر و ارتفاع 2 میکرومتر هستند و به واسطه پیش جوانه گذاری دی اکسید تیتانیم روی زیرلایه که زبری سطحی آن را کم کرده است، دارای چگالی مطلوب و جهت گیری عمودی نسبت به زیرلایه هستند. تصویر لایه نازک نهایی نشان داد که نانوبرگ ها به صورت یکنواخت روی نانومیله ها رشد کرده اند و مساحت سطح ویژه و زبری آنها را به طور قابل ملاحظه ای افزایش داده اند. آنالیز عنصری، امکان دوپ شدن یون های کلر و فلوئور در لایه نازک دی اکسید تیتانیم را نشان داد. طیف های رامان و پراش پرتوی ایکس لایه های نازک، ساختار دوفازی پوشش را تایید کردند. آزمون پراش سنجی پرتوی ایکس، رشد بلوری ناهمسانگرد نانومیله ها (عمود بر سطح زیرلایه) را نیز تایید کرد. طیف سنجی های بازتاب و عبور پخشی نور نشان دادند که مقدار انرژی فاصله نواری برای لایه های نازک متشکل از نانومیله ها و نانومیله های نانوبرگ دار شده دی اکسید تیتانیم به ترتیب 78/2 و 82/2 الکترون ولت است و میزان به دام اندازی نور در پوشش نهایی بیشتر است. نانوساختار سنتز شده به دلایل دارا بودن مشخصه های برجسته ای از جمله جدایش و انتقال بهبود یافته حامل های بار (به علت وجود ساختار دوفازی) ، مساحت سطح ویژه و میزان به دام اندازی نور زیاد (به علت وجود نانوبرگ ها) و انرژی فاصله نواری کم (به علت دوپ شدن یون های غیر فلزی در ساختار) یک ماده مناسب برای جایگزینی با نانومیله های دی اکسید تیتانیم متداول مورد استفاده در کاربردهای فتوالکتروشیمیایی است
    کلیدواژگان: دی اکسید تیتانیم دوفازی، روتایل، آناتاز، نانومیله های نانوبرگ دار شده، هیدروترمال، شیمی محلولی، عملکرد فتوالکتروشیمیایی
  • مائده فلسفین*، فخرالدین اشرفی زاده صفحات 81-93
    پوشش های نیتریدی با سختی و مقاومت سایشی عالی به وسیله رسوب فیزیکی بخار (PVD) تولید می شوند و در سال های اخیر بسیار توسعه یافته اند. با توجه به نوع کاربرد این پوشش ها، موضوع بارپذیری و چسبندگی اهمیت فراوانی می یابد و می تواند تعیین کننده عمر و عملکرد قطعه نهایی باشد. در این تحقیق پوشش های نانوساختار CrN/CrAlN با ضخامت و تعداد لایه متفاوت، به روش قوس کاتدی روی فولاد زنگ نزن 420 و فولاد ابزار گرمکار رسوب گذاری شدند. به منظور آنالیز ساختاری و مشخصه یابی پوشش ها از آزمون های نانوسختی سنجی، پراش پرتو ایکس و میکروآنالیز طیف سنج انرژی استفاده شد و چسبندگی پوشش ها به کمک آزمون چسبندگی خراش و راکول VDI3198 ارزیابی شد. نتایج نشان داد پوشش های رسوب فیزیکی بخار تنش های پسماند فشاری بالایی، از حدود 500 تا 1800 مگاپاسکال را تجربه می کنند که تاثیر تعیین کننده ای بر چسبندگی آنها دارد. بارپذیری پوشش به ضخامت و چسبندگی بستگی دارد و در یک ضخامت بهینه به بیشینه می رسد. بررسی ها نشان داد نوع زیرلایه نیز تاثیر بسزایی بر چسبندگی پوشش دارد.
    کلیدواژگان: چسبندگی، پوشش CrAlN، بار پذیری، رسوب فیزیکی بخار
|
  • Z. Khosroshahi *, F. Karimzadeh, M. Kharaziha Pages 1-12
    Due to electrical properties (high electron mobility) and electrochemical characteristics (high electron transport rate), graphene-based materials have been widely applied for various scientific fields. However, due to their two-dimensional structures, these materials have low active sites for reaction. Therefore, changing from two-dimensional sheets dimensional to the three-dimensional ones could provide graphene-based materials with high specific surface and electron and mass transport particles. For these purpose, reduced graphene oxide (rGO) and polystyren (PS) aqueous solution were mixed with two different weight ratios kinetic. In this study, the three-dimensional graphene (3DG) was synthesized with graphene oxide using sacrificial PS particles. For this purpose, rGO and the PS aqueous solution were mixed with two different weight ratios of 95:5 and 85:15. Then, the 3DG-PS scaffolds were synthesized by controlling the pH value in the range of 6-8. Subsequently, PS particles were removed by immersing the synthesized scaffolds in toluene. In this research, the effect of filtering through the member filter and centrifuge on the morphology of the scaffolds was investigated. The scaffolds were characterized with X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results showed the formation of 3DG with a uniform distribution of porosities by using the centrifuge procedure. Moreover, the sacrificial PS particles were completely removed when the rGO to PS weight ratio was 95:5. So, 3DG with the uniform distribution of microscopy porosity could be synthesized through the sacrificial mold method and the centrifuge procedure; graphene oxide was also reduced with the PS weight ratio of 95:5. Further, based on the electrochemical evaluation of this optimized sample, as compared to the rGO , it was found that the 3DG had better electrochemical properties than the rGO. Therefore, 3DG with the optimized rGO to PS weight ratio of 95:5 could be an ideal substitute for rGO in electrochemical applications
    Keywords: Three, dimensional graphene, Polystyrene, Sacrificial mold method
  • M. Hosseinzadeh*, M. Bozorgmehr, A. Ghasemi, M. Askari Pages 13-27
    NdFeB magnetic alloy is one of the hard magnets having the highest maximum energy in the world. The most popular methods of manufacturing magnetic alloys Nd2Fe14B are powder metallurgy and rapid quenching techniques. In this research, the effect of the hot press temperature on the magnetic properties of the hard magnet Nd2Fe14B was studied. Structural studies were carried out using X-ray diffraction, X-ray fluorescence spectrometer and Scanning Electron Microscope; Spectroscopic energy distribution of Nd2Fe14B bulk magnet and the magnetic tests were done using a vibrating magnetometer to investigate the structures and the magnetic properties of the produced samples. The results showed that in addition to the Nd2Fe14B phase, the α-Fe and Nd-rich phase also existed in the structure of the provided magnet. These secondary phases had effectively created exchange couplings with the main phase, improving the magnetic properties. The magnetic properties of the sintered magnets were improved by increasing the press temperature; finally, Nd2Fe14B magnet was made with the maximum energy, which was d higher than 290 kj/m3
    Keywords: Hard magnets, magnetic properties, permanent magnetic magnet, sintering
  • A. Panahi Moghadam, M. Seifollahi*, S. M. Abbasi, S. M. Ghazi Mirsaeed Pages 29-37
    This paper was concerned with the effect of Mg on the temperature mechanical behavior and evaluation of the microstructure. The results showed that with increasing Mg from 0 to 47 ppm, the grain size was reduced from 64 to 38 µm and the carbides volume fraction was raised from 2.2 to 4.6 vot%. Mg changed the morphology of the carbide from a coarse and continuous one to a separate one. Mg with the mechanisms of grain boundary and matrix/carbide boundary led to changing the carbide composition and also, the mechanical properties. Mg increment from 0 to 47 ppm caused the enhancement of yield strength and rupture life from 309 to 345 MPa and from 16h to 30h, respectively. Grain size and the amount of carbide were the main factors contributing to the rupture of life properties in this study. The increment of the carbide volume fraction was the main mechanism of rupture life enhancement
    Keywords: Hastelloy X Superalloy_Mg_Carbide Volume Fraction_Tensile Properties_Rupture Properties
  • A. Habibi*, S.M. Mousavi Khoie, F. Mahboubi Pages 39-48
    By using cathodic plasma electrolysis, a thin film of diamond-like carbon and carbyne was produced on the nickel surface. The ethanolic solution at different concentrations of 15, 30 and 50 vol% was used as the electrolyte; the produced carbon film was studied by using glow discharge optical emission spectroscopy, scanning electron microscopy, optical profilometer, and surface enhanced Raman scattering. The results proved the coating formation of 40-60 nm thick carbon materials on the nickel surface. The intensity ratio of carbyne band to the amorphous carbon structure band in the Raman spectroscopy was decreased from 1.o4 to 0.32 by an increase in ethanol concentration; this was related to the reduction at the carbyne and the increase of the diamond-like carbon content in the produced film. Also, the study of the samples surface showed an increase in the surface roughness from 520 to 750 nm by enhancing the ethanol concentration
    Keywords: Cathodic plasma electrolysis, Diamond, like carbon, Carbyne, Raman spectroscopy
  • M. Alizadeh*, A. Cheshmpish Pages 49-58
    In this research, Ni-Mo-Al2O3 composite coatings were electro-deposited on the mild carbon steel in a citrate bath containing micro- sized Al2O3 particles. Afterward, the effect of the particle concentration in the electrolyte bath (ranging from 0 g/L to 30 g/L) on the microstructure, microhardness, and corrosion performance was evaluated. To investigate the microstructural changes and the surface morphology of the coatings, as well as the particle distribution in the deposits, optical and scanning electron microscopy coupled with the energy dispersive X-ray spectroscopy was utilized. The corrosion behavior of the prepared coatings was investigated in a 3.5 wt. % NaCl solution. The results showed that the presence of the Al2O3 particles in the Ni-Mo coatings changed the microstructure and also, increased the microhardness and corrosion resistance of them. It was also found that the desirable structure of the protruding crystallite morphology with no detectable pores could be achieved at the medium concentrations of reinforcement (e.g. 20 g/L). Further the optimum concentration of the particles in the electrolyte bath to attain the composite coating with the desirable microstructure and consequently, the desirable corrosion resistance was found to be 20 g/L
    Keywords: Ni, Mo, Al2O3 composite coatings, Electrodeposition, Morphology, Microhardness, Corrosion resistance
  • S. F. Shams, M. Ebrahimian-Hosseinabadi* Pages 59-67
    The purpose of this paper was modeling and mechanical analysis of the biodegradable biphasic calcium phosphate/silk (BCP/Silk) laminated composite bone plate for fractured tibia healing; to this aim,ABAQUS 6.13 was employed for modeling and mechanical analysis. First, the tibia bone was considered based on the anthropometric measurements of an average person as a two-layer cylinder; the inner part was the bone marrow and the outer one was the cortical bone. Then, the bone plate and screws were designed according to the defined standards and the properties of new composite in the ABAQUS software. The mesh of bone plate and other equipments were selected to be tetragonal and cubic, respectivelly. After that, the bone plate was placed on the bone while the bone was bounded along the Y axis and the force of around 400 N was loaded. The results showed that the biocompatible and biodegradable composite bone plate had the elastic modulus of about 21 GPa, which was close to the bone modulus
    Keywords: Bone plate, Composite, Tibia, Biodegradable, Biphasic calcium phosphate, Silk
  • S. Daneshvar E. Asl*, S. Kh. Sadrnezhaad Pages 69-79
    Rutile-phase titanium dioxide nanorod arrays were prepared by the hydrothermal method. Then, anatase-phase nanoleaves were successfully synthesized on the nanorod arrays via mild aqueous chemistry. Nanorod arrays scanning electron microscopy revealed that the thin film is uniform and crack free and the average diameter and height of the nanorods are 90 nm and 2 µm, respectively. Furthermore, nanorods are vertical to the substrate surface and have desired coverage density due to the predeposition of TiO2 seed layer which leaded to decrease the surface roughness of the substrate. Nanoleafed nanorods scanning electron microscopy indicated that the nanoleaves were grown uniformly on the entire surface of nanorods and the specific surface area and roughness factor of those are significantly improved. Energy dispersive spectrums suggested that F- and Cl- ions are partially doped into TiO2 crystals. Raman and X-ray spectra confirmed the formation of anatase-phase nanoleaves on the rutile-phase nanorods. X-ray diffraction also indicated that the nanorod arrays are highly oriented with respect to the substrate surface. The diffused reflectancetransmittance data revealed the incident light was more efficiently harvested by the nanoleafed nanorod thin film and the values of energy gap are 2.78 and 2.82 eV for rutile TiO2 nanorod and rutile橶굪 TiO2 nanoleafed nanorod thin films, respectively. Synthesized nanostructure, having improved charge separation and transfer (due to the presence of the surface anatase/rutile junctions), high specific surface area and light harvesting (due to the presence of the nanoleaves) and low band gap energy (due to the nonmetallic elements doping), is viable alternative to traditional single crystalline TiO2 nanorods for highly efficient photoelectrochemical applications
    Keywords: Two, phase TiO2, Rutile, Anatase, Nanoleafed nanorod arrays, Hydrothermal, Mild aqueous chemistry, Photoelectrochemical performance
  • M. Falsafein*, F. Ashrafizadeh Pages 81-93
    Nitride coatings with excellent hardness and wear resistance have been deposited by physical vapor deposition (PVD) in recent years. For most applications, the load bearing and adhesion of coatings are very important and can determine the life and performance of the final components. In this study, CrN/CrAlN nanostructured coatings with different thicknesses and numberes of layers were deposited on the stainless steel AISI 420 and hot-work tool steel by cathodic arc evaporation. Nanoindentation, X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive spectroscopy (EDS) were used for the structural characterization and estimation of stress in the coatings. Adhesion of coatings was evaluated by scratch adhesion and VDI 3198 Rockwell tests. The results revealed the high values of compressive residual stress in the physical vapor deposited coatings, in the range of 500 to 1800 MPa, with a detrimental effect on coating adhesion. Load bearing capacity was observed to be dependent on the thickness and adhesion of coating, reaching the maximum at an optimum thickness. Overall, the results proved that the type of steel substrate could have a significant influence on the coating adhesion
    Keywords: Adhesion, CrAlN coating, Load bearing, Physical vapor deposition