ايجاد پوشش TiC روي فولاد AISI-D2 به روش آسيابكاري مكانيكي وبررسي تاثير اندازه ذرات TiC و سختي فولاد بر پوشش حاصل شده

Investigating the effect of powder particle size and substrate hardness on the formation of TiC coating on AISI-D2 steel by mechanical milling

در اين پژوهش از آسيابكاري مكانيكي براي پوشش دادن سطح فولاد D2 با TiC استفاده شد. نمونه فولادي به همراه پودر و گلوله ها در محفظه آسيابكاري قرار گرفتند. عمليات آسيابكاري مكانيكي در زمان هاي 5، 10، 15، 20، 50 و 100 ساعت براي دونمونه آنيل وكوينچ-تمپر شده و دو پودر پوشش با اندازه دانه 10 و 200 ميكرون انجام شد. در طي عمليات آسيابكاري مكانيكي سطح نمونه در معرض ضربات پرانرژي گلوله ها قرار گرفت و ذرات پودر به دام افتاده در بين گلوله ها و نمونه، به وسيله جوش سرد به سطح پيوند خوردند. مشخص شدكه ضخامت و ساختار پوشش تشكيل شده به اندازه ذرات اوليه پودر پوشش، سختي زيرلايه و زمان آسيابكاري وابسته است و در بازه زماني بين 5 تا 100 ساعت با افزايش زمان آسيابكاري ضخامت پوشش ابتدا افزايش و سپس كاهش پيدا مي كند. نتايج نشان داد كه سخت شدن زمينه باعث كاهش در ضخامت پوشش تشكيل شده در زمان هاي بيشتر از 20 ساعت آسيابكاري مي شود و مقاومت به خراش آن را افزايش مي دهد. همچنين مشخص شد كه پوشش تشكيل شده از پودر ريزتر ضخيم تر بوده وداراي كيفيت و سختي بالاتري است. بررسي ريزساختاري و تركيبي پوشش ها با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز طيف نگاري تفرق انرژي (EDS) انجام و به-منظور تعيين فازهاي موجود در پوشش از XRD استفاده شد. بررسي هاي ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان داد كه در زمان 20 ساعت آسيابكاري بيشترين ضخامت پوشش حاصل مي شود. همچنين نتايج پراش اشعه ايكس نشان داد كه تا 100 ساعت انجام اين فرايند هيچگونه فاز جديدي حاصل نمي-شود. از آزمون خراش براي ارزيابي چسبندگي پوشش در شرايط مختلف استفاده شد.

In this study mechanical milling was employed to coat D2 steel with TiC. The steel sample, balls and the powder were placed within a milling vial. Milling treatments were carried out with annealed and quench-tempered samples using TiC powder having particle sizes of 40 and 200 µm for 5, 10, 15, 20, 50 and 100 h. During the milling treatment, the sample surface was exposed to high energy collisions and the powder particles trapped between balls and sample adhered to the surface through cold welding. It was shown that the thickness and the structure of the coating depend on powder particle size; hardness of steel and milling time. The thickness of the coating increased at first and decreased thereafter with milling time. The results showed that the substrate hardening decreased the thickness of the coating on milling for more that 20 h, but it increased the scratch resistance of the coatings. Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) were employed to investigate the structural and compositional characteristics of the coatings. X-ray Diffraction (XRD) analysis was also conducted to determine the existing phases in the coating. The SEM investigations showed that the greatest thickness of the coating was reached after 20 h of milling. Furthermore, no new phases were detected in the XRD results after 100 h. Scratch test was conducted to evaluate the adhesion of the films coated under different conditions