در این پژوهش، بهبود رفتار سایشی مس با تکیه بر کاربرد آن در قالب های مسی ریخته گری مداوم فولاد، جهت افزایش عمر کاری این تجهیز، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور روش های مهندسی سطح با استفاده از فرایند های پوشش دهی انتخاب شدند. مواد پوشش مختلف با استفاده از شبیه سازی حرارتی با نرم افزار ansys، جهت ارزیابی رفتار انتقال حرارت پوشش ها بر روی صفحات مسی قالب، مورد بررسی قرار گرفتند و از میان آنها ترکیبات سرمت کاربید تنگستن-کبالت انتخاب شد. به دلیل ویژگی های خوب روش پاشش حرارتی hvof برای پوشش دهیِ کاربید تنگستن-کبالت، از این روش برای پوشش دهی پودر میکروساختار و نانوساختار کاربید تنگستن-کبالت بر روی زیرلایه های مسی تهیه شده از صفحات قالب استفاده شد. ترکیبات مختلف پوشش کاربید تنگستن میکروساختار (wc-12co و wc-17co وwc-10co-4cr)، برای بررسی تاثیر مقدار و نوع فاز زمینه ی پوشش، مورد استفاده قرار گرفت. برای تولید پودر نانو ساختار از روش آسیاب کاری پودر میکروساختار wc-10co-4cr با استفاده از آسیاب پر انرژی spex 8000و سپس آگلومراسیون پودر حاصل با استفاده از فرایند spray drying استفاده شد. بررسی ها جهت مشخصه یابی پوشش ها با استفاده از آنالیز فازی xrd، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، تست سایش گلوله بر روی دیسک در دمای کاری قالب (350 درجه سانتیگراد)، آزمون میکروسختی، تافنس شکست، آزمون چسبندگی پوشش و اکسیداسیون دمای بالا با استفاده از آزمون tg انجام پذیرفت. نتایج تست سایش دمای بالا نشان داد که در برخی نمونه ها، در اثر اختلاف در ضریب انبساط حرارتی و نوسانات دمایی و در نتیجه ایجاد تنش های حرارتی در پوشش و فصل مشترک پوشش و زیرلایه ، ترک های عمودی ایجاد می شود. مشخص شد که استفاده از لایه ی میانی نیکل-کروم بین پوشش کاربید تنگستن-کبالت و زیرلایه ی مسی تاثیر مثبتی بر رفتار سایشی و چسبندگی و افزایش مقاومت به تر ک پوشش ندارد. از میان نمونه های میکروساختار با ترکیبات مختلف، پوشش wc-10co-4cr ایجاد شده با نسبت سوخت به اکسیژن کمتر(دمای پایین شعله)، تافنس شکست، مقاومت به سایش و سختی بالاتری را ارائه کرد و همچنین در این پوشش ترک مشاهده نشد. پوشش نانوساختار کاربید تنگستن-کبالت-کروم سختی و تافنس شکست بالاتری را نسبت به پوشش های میکروساختار از خود نشان داد و از نظر مقاومت به سایش و چسبندگی نیز با اختلاف کمی، پایین تر از بهترین پوشش میکروساختار، یعنی wc-10co-4cr پاشش شده با دمای پایین شعله، می باشد. بررس رفتار اکسایشی پوشش ها در دمای بالا نشان داد که مقدار بیشتر فاز بایندر کبالت به حفظ پوشش از نظر چسبندگی به زیرلایه و مقاومت به ترک کمک می کند. در نهایت، پوشش wc-10co-4cr میکروساختار ایجاد شده با دمای پایین تر شعله ی پاشش، برای استفاده بر روی صفحات مسی قالب انتخاب شد.

به طور کلی مبحث گسترش ترک در مکانیک شکست یکی از موضوعاتی است که از سالیان گذشته مورد توجه محققین مختلف قرار گرفته است. علی رغم تمامی ویژگی های روش اجزاء محدود استاندارد، این روش دارای معایبی است که استفاده از آن را در بعضی مسایل به خصوص بحث گسترش ترک محدود می سازد. یکی از معایب عمده این روش وابستگی المانها به یکدیگر است لذا اعمال شرایط ناپیوستگی امکان پذیر نمی باشد، بنابراین مش بندی مجدد دامنه مورد مطالعه از چالش های مهم روش اجزاء محدود استاندارد محسوب می گردد. درحالیکه در روش اجزاء محدود توسعه یافته نیازی به مش بندی مجدد دامنه برای گسترش ترک نمی باشد.از طرفی وجود تکینگی تنش در نوک ترک مشکل دیگر این روش است که برای حل این مشکل باید از المانی که دارای تابع شکل غیر تکین است استفاده نمود. در روش اجزاء محدود توسعه یافته برای شبیه سازی رشد ترک و نیز رفع تکینگی تابع تنش از غنی سازی نقاط اطراف ترک استفاده می شود. همچنین برای بررسی گسترش ترک روش مجموعه تراز به کار می رود، با استفاده از مجموعه تراز می توان موقعیت نوک ترک و نیز بدنه ترک را در هر مرحله از رشد ترک یافت و در نتیجه المان هایی که باید غنی سازی گردند انتخاب نمود. علاوه بر این در این پژوهش از روش فرا معین برای محاسبه ضرایب شدت تنش و همچنین محاسبه ضرایب مراتب بالاتر بسط ویلیامز سازه های شامل ترک در مودهای مختلف بارگذاری استفاده می شود.کارایی روش ارائه شده از طریق تجزیه وتحلیل چند نمونه ایزوتروپیک ترک دار تحت بارگذاری خالص مود اول،خالص مود دوم و مود مرکب مورد بررسی قرار می-گیرد.دقت محاسبه و همگرایی ضرایب شدت تنش ترک و ترم های مراتب بالاتر بسط ویلیامز از مقایسه آن ها با نتایج موجود در مقالات ارزیابی می شود. همچنین رشد ترک خستگی در نرم افزارهای متلب و آباکوس مدل و نتایج حاصل از آن با هم مقایسه می شوند .