Analysis of Distribution of Temperature and Stresses During the Friction Metallisation of AlN Ceramics with Titanium

• Autorzy: Hudycz M. , Chmielewski T. , Golański D.

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2016.5/9

Warianty tytułu

PL

Analiza rozkładu temperatury i naprężeń podczas tarciowego metalizowania tytanem ceramiki AlN

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of the numerical analysis of an AlN-Ti joint obtained during friction welding, where a titanium probe was rubbed fron¬tally into the base of nitride ceramics. The process aimed to create a thin metallic (titanium) coating on the ceramic base enabling its further joining with metals. Until today, the metallisation of ceramics through friction has not been used for the metallisation of ceramics and, as initial tests have proven, this solution can constitute an advantageous alternative to currently used expensive processes of ceramics metallisation. The numerical modelling of the friction of AlN ceram¬ics with titanium enabled the obtainment of information concerning the distri¬bution of temperature fields and stresses on the contact surfaces of the AlN-Ti system during friction. The obtained results will be useful when analysing the mechanism related to the formation of the interpass of the joint connecting the AlN ceramics with z titanium.

PL

Przedstawiono wyniki analizy numerycznej złącza AlN-Ti uzyskanego w procesie zgrzewania tarciowego, w którym trzpień tytanowy wcierany był czołowo w podłoże ceramiki azotkowej. Celem procesu było wytworzenie cienkiej powłoki metalicznej z tytanu na podłożu ceramiki, która umożliwiałaby jej dalsze spajanie z metalami. Proces metalizowania ceramiki przez tarcie nie był dotychczas stosowany jako narzędzie do metalizacji ceramiki i jak wykazały wstępne badania, może stanowić korzystną alternatywę w stosunku do obecnie stosowanych długotrwałych i kosztownych procesów metalizowania ceramiki. Poprzez modelowanie numeryczne procesu tarcia ceramiki AlN tytanem uzyskano informacje o rozkładzie pól temperatury oraz naprężeń na powierzchniach kontaktu układu AlN-Ti w fazie tarcia. Otrzymane wyniki będą pomocne w analizie mechanizmu tworzenia się warstwy pośredniej połączenia ceramiki AlN z tytanem.

Słowa kluczowe

EN

metallization; friction welding; AlN-Ti joint; temperature field; distribution of stresses

PL

metalizacja; zgrzewanie tarciowe; złacze AIN-Ti; pole temperatury

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 60, No. 5
• Strony: 63--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., fot., wykr.

Twórcy

autor

Hudycz M.

• Warsaw University of Technology

autor

Chmielewski T.

• Warsaw University of Technology

autor

Golański D.

• Warsaw University of Technology

Bibliografia

• [1] Włosiński W.: The joining of advanced materials. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1999.
• [2] Chmielewski T., Golański D.: Właściwości powłok tytanowych natryskiwanych termicznie na podłoża ceramiczne AlN. Przegląd Spawalnictwa, 2009, no. 10, pp. 27–30.
• [3] Chmielewski T., Golański D., Włosiński W.: Characterization of thermally sprayed titanium coatings on alumina substrate. Rozdział w Mechanics and Materials, ed. by S. Jemioło and M. Lutomirska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, pp. 173-192, 2013.
• [4] Golański D., Chmielewski T., Gontarz G.: Badania zwilżalności ceramiki metalizowanej metodami natrysku cieplnego. Przegląd Spawalnictwa, 2013, no. 8, pp. 65-69.
• [5] Golański D., Dymny G., Kujawińska M., Chmielewski T.: Experimental investigation of displacement/strain fields in metal coatings deposited on ceramic substrates by thermal spraying. Solid State Phenomena, 2016, vol. 240, pp. 174-182.
• [6] Hudycz M.,Winiarski M., Chmielewski T.: Tarciowe metalizowanie ceramiki AlN tytanem. Przegląd Spawalnictwa, 2015, vol. 87, no. 10, pp. 31-35.
• [7] Hudycz M., Chmielewski T., Winiarski M., Golański D.: Właściwości tytanowej powłoki metalizacyjnej osadzanej tarciowo na ceramice AlN. Przegląd Spawalnictwa. 2016, vol. 88, no. 5, pp. 29-35.
• [8] Chmielewski T.: Wykorzystanie energii kinetycznej tarcia i fali detonacyjnej do metalizacji ceramiki. Prace Naukowe PW, Seria Mechanika, Zeszyt 232, 2012, pp. 1-155.
• [9] Pietrzak K., Kaliński D., Chmielewski M., Chmielewski T., Włosiński W., Choręgiewicz K.: Processing of intermetallics with Al2O3 or steel joints obtained by friction welding technique. 12th Conference of the European Ceramic Society - ECerS XII. Stockholm, 2011.
• [10] Chmielewski T., Golański D., Włosiński W., Zimmerman J.: Utilizing the energy of kinetic friction for the metallization of ceramics. Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, 2015, vol. 63, no. 1, pp. 201-207.
• [11] Rogalski G., Fydrych D., Walczak W.: Wpływ cyklu cieplnego na właściwości zgrzewanych wybuchowo złączy stal-aluminium. Przegląd Spawalnictwa, 2013, vol. 85, no. 6, pp. 60-54.
• [12] Rogalski G., Fydrych, D., Walczak W.: Zastosowanie zgrzewania wybuchowego do wytwarzania kompozytów metalowych z osnową ceramiczną. Przegląd Spawalnictwa, 2013, vol. 85, no. 6, pp. 54-59.

Uwagi

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 63-67.