ضریب اصطکاک پوشش های نیترید تیتانیم آلومینیم (tialn) مقادیر نسبتاً بالایی گزارش شده است و این امر استفاده از این پوشش را با وجود خواص بی نظیر در کاربردهای اصطکاکی محدود کرده است. بنابراین تحقیق در مورد روش های کاهش اصطکاک پوشش های tialn بسیار حائز اهمیت است تا بتوان از این پوشش در کاربردهای اصطکاکی بهره برد. در پژوهش حاضر در ابتدا خواص تریبولوژیکی پوششtialn و تأثیر عوامل رطوبت، زبری سطح، بار عمودی، سرعت لغزش و درصد آلومینیوم بر ضریب اصطکاک پوشش مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور پوشش های tialn و tin به روش رسوب فیزیکی بخار (فرایند پوشش یونی با منبع تبخیر قوسی) روی فولاد گرمکار که به عنوان زیرلایه در نظر گرفته شد، ایجاد گردید. بررسی خواص پوشش ها توسط پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی و میکروآنالیز و نانوسختی سنجی صورت گرفت. خواص اصطکاکی پوشش ها در این تحقیق توسط دستگاه سایش پین روی دیسک در سه سرعت متفاوت و تحت 2 بار عمودی ارزیابی شد. یافته های پژوهش نشان داد که با افزایش رطوبت از 20 درصد به 50 درصد، ضریب اصطکاک پوشش tialn از 4/0 به 7/0 افزایش می یابد. مطالعه سطوح سایش با میکروسکوپ الکترونی نشان داد که انتقال ماده از پین به سطح پوشش در نمونه حاوی آلومینیم کمتر اتفاق می افتد. در پوشش حاوی آلومینیم زیاد به نظر می رسد لایه ای از اکسید آلومینیم مکانیزم سایش را کنترل می کند و سایش چسبان کمتر می شود. بر اساس یافته های این تحقیق می توان گفت که پوشش های tialn در کاربردهای سرعت بالا و دمای بالا پایداری و عمر موثر طولانی تر و ضریب اصطکاک کمتری نسبت به پوشش tin دارند. با افزایش عدد زبری سطح از 2/0 به 9/0 میکرومتر افزایشی در ضریب اصطکاک از 4/0 به 8/0 مشاهده شد. با افزایش بار اعمالی و کاهش سرعت لغزش نیز ضریب اصطکاک افزایش یافت. بررسی اثر ترکیب شیمیایی پوشش بر خواص اصطکاکی مشخص نمود که با افزایش مقدار آلومینیم تا 65 درصد اتمی، ضریب اصطکاک کاهش پیدا می کند ولی در درصدهای اتمی بالاتر، ضریب اصطکاک افزایش می یابد. بنابراین ترکیب شیمیایی بهینه جهت اصلاح ضریب اصطکاک، پوشش با 65/0 درصد اتمی آلومینیم انتخاب شد. جهت بهبود خواص اصطکاکی پوشش tialn، نمونه های پوشش داده شده در 5 دمای 400، 500، 600، 700 و 800 درجه سانتی گراد تحت عملیات حرارتی اکسیداسیون قرار گرفتند. پس از عملیات آنیل مشخص شد که اکسیژن نفوذی به داخل پوشش، وارد شبکه tialn شده و با جانشینی در مکآن های اتم های نیتروژن، محلول جامد tialon تشکیل می دهد. با تشکیل فاز اکسی نیترید، ضریب اصطکاک به طور قابل توجهی افت کرد و در شرایط بهینه (آنیل در دمای 400 درجه) تا مقادیر حدود 2/0 کاهش یافت. در دماهای بالاتر، به دلیل افزایش میکروذرات اکسیدی که با قرار گرفتن در مسیر سایش سبب افزایش سایش خراشان می شوند، ضریب اصطکاک افزایش یافت.

هرس دوار تیغه عمودی (سیکلوتیلر) از جمله ماشینهای خاک ورز دوار می باشد، که در سال های اخیر مورد توجه قرارگرفته است. تیغه های هرس دوار تیغه عمودی با کار کردن در عمق 280-250 میلی متر، زهکشی و تنفس خاک را بهبود می بخشند. تیغه های دوار در حین کار در مزرعه، در معرض سایش و شکست قرار دارند، بنابراین باید هر دو خصوصیت مقاومت سایشی (سختی) و مقاومت در برابر ضربه (چقرمگی) که اثر معکوسی روی هم دارند را، داشته باشند. در ایران تیغه های هرس دوار محور عمودی به صورت وارداتی از کارخانه هایی مانند کوهن فرانسه یا ماسکیو-گاسپاردو ایتالیا وارد کشور می شود و تاکنون یا اقدامی برای تولید آن ها صورت نگرفته است و یا آن اقدامات موفقیت آمیز نبوده اند و یا هزینه تولید آن ها مقرون به صرفه نبوده است. برای تولید چنین تیغه هایی لازم است که کیفیت و دوام آن ها مورد قبول کشاورزان باشد. کیفیت و دوام تیغه بستگی به انتخاب جنس مناسب و انتخاب عملیات حرارتی مطلوب دارد. با توجه به آنالیز جنس تیغه وارداتی ماسکیو-گاسپاردو ایتالیا به روش کوآنتومتری و نیز با توجه به فولادهای آلیاژی تولید داخل و همچنین قیمت مناسب، فولاد 16mncr5 با شماره استاندارد 1/7131din از خانواده فولادهای سمانتاسیون، به عنوان فولاد پایه، جهت انجام عملیات حرارتی مختلف انتخاب شد. بدین منظور پنج عملیات حرارتی شامل کربوراسیون گازی، کربوراسیون-آستمپرینگ، کوئنچ و بازپخت در دمای 150 سانتی گراد، کوئنچ و بازپخت در دمای 300 درجه سانتی گراد و آستمپرینگ، بر روی فولاد 16mncr5 اعمال شد. سپس با ساخت یک دستگاه سایش خراشان (مطابق استاندارد astm-g105-89) مقاومت سایشی فولاد تیمار شده در مجاورت شن مرطوب، اکسید سیلیسیم (کوارتز) و چرخ لاستیکی بررسی گردید. همچنین خصوصیات مقاومت به ضربه و سختی فولاد نیز به ترتیب با استفاده از دستگاه آزمایش ضربه به روش چارپی و دستگاه سختی سنج به روش ویکرز اندازه گیری شد. همچنین به منظور بررسی ریز ساختار فولاد، از میکروسکوپ نوری استفاده گردید. آنالیز واریانس نشان داد که سه تیمار عملیات حرارتی کربوراسیون گازی، آستمپرینگ و کربوراسیون-آستمپرینگ به ترتیب با ریز ساختارهای مارتنزیت، بینیت پایینی و بینیت بالایی، دارای بیشترین مقادیر سختی، انرژی شکست و مقاومت سایشی بود. افزایش دمای بازپخت از 150 به 300 درجه سانتی گراد سبب کاهش انرژی شکست شد که آن را می توان ناشی از پدیده تردی بازپخت دانست. همچنین بررسی رابطه سختی و انرژی شکست نشان داد که بین این دو کمیت، رابطه خطی با شیب منفی و با ضریب تعیین 0/815 برقرار است. همچنین بررسی رابطه سختی چرخ لاستیکی (در دستگاه سایش) و جرم سایش نشان داد که در تمامی فولادهای تحت تیمارهای عملیات حرارتی، با افزایش سختی لاستیک، میزان جرم سایش نیز افزایش یافت که دلیل آن کاهش خاصیت ارتجاعی لاستیک و در نتیجه نفوذ کمتر ذرات ساینده در داخل لاستیک بود. با توجه به مقادیر ضریب تغییرات جداول تجزیه واریانس، تأثیر نوع عملیات حرارتی بر انرژی شکست، بیشتر از سختی و مقاومت به سایش نمونه ها بود. ریز ساختار بینیت بالایی که در شناسه کربوراسیون گازی- آستمپرینگ فولاد 16mncr5 به وجود آمد، بهترین ریز ساختار برای دست یافتن به ترکیب مناسب از خواص سختی، انرژی شکست و مقاومت سایشی شناخته شد که بیشترین نزدیکی را به خصوصیات تیغه وارداتی ماسکیو-گاسپاردو کشور ایتالیا داشت.

فرایند نورد تجمعی (arb) یکی از روش های تغییر شکل پلاستیکی شدید است که برای رسیدن به مواد فلزی با دانه های بسیار ریز (زیر میکرون) بدون تغییر ابعاد ورق استفاده می شود. در پژوهش حاضر فرایند arb تا 6 سیکل (کرنش معادل 8/4) روی ورق آلومینیوم 5083 با موفقیت انجام شد. هر سیکل فرایند شامل مراحل آماده سازی سطح دو ورق آلومینیومی یکسان، روی هم قرار دادن آن ها، نورد دو ورق با کاهش ضخامت 50% و برش در راستای طولی ورق پس از نورد می باشد. به دلیل عدم تغییر ضخامت ماده اولیه، تکرار فرایند تا رسیدن به کرنش های بسیار بالا امکان پذیر است. تغییرات ریزساختاری حین فرایند arb توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی خواص مکانیکی ورق های آلومینیومی arb شده از آزمایش های کشش تک محوری و سختی سنجی استفاده شد. بررسی سطح شکست نمونه های arb شده پس از انجام آزمایش کشش با میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) انجام گرفت. علاوه بر آن بافت در فاصله 25/. میلی متری، ازسطح نمونه ها توسط اندازه گیری پارامتر بافت و شکل های قطبی و توابع توزیع جهت (odf) حاصل از دستگاه پراش پرتو ایکس مجهز به زاویه یاب ارزیابی شد. نتایج نشان داد که در مراحل اولیه فرایند arb دانه های اصلی توسط مرزهای ناشی از تغییر شکل تفکیک شده و سپس با افزایش سیکل arb ساختار لایه ای متشکل از مرزهای لایه ای موازی با جهت نورد به وجود آمد. در سیکل های بالاتر فاصله مرزهای لایه ای کاهش یافته و نهایتاً با افزایش بیشتر کرنش تا سیکل چهارم در اثر وقوع تبلور مجدد پیوسته ساختاری متشکل از دانه هایی با اندازه دانه کمتر از 100 نانومتر حاصل شد. با انجام فرایند arb روی ورق آلومینیوم 5083 تا شش سیکل استحکام و سختی ورق ها حدود 2 و 3 برابر مقدار اولیه افزایش یافت. نتایج نشان داد که تغییرات خواص مکانیکی حین فرایند arb با تغییرات ریزساختاری مطابقت دارد. همچنین با بررسی سطح شکست مشخص شد که شکست در ورق آلومینیومی arb شده به صورت داکتیل با مکانیزم تشکیل دیمپل های برشی اتفاق افتاده است. علاوه بر آن بررسی های بافت حاکی از به وجود آمدن بافت های رشته ای به صورت مشخص می باشد. با ادامه فرایند arb مولفه های مس، برنج، s و دیلامور ظاهر شدند که فقط شدت هایشان در طول arb با هم فرق می کند.