Thermal residual stresses in alumina - heat resisting steel joints with an interlayer of Al2O3-Cr functionally graded meterial. Part II. Optimization of a functionally graded material for reduction of thermal stresses.

• Autorzy: Chmielewski M. , Kaliński D. , Pietrzak K.

Warianty tytułu

PL

Naprężenia własne w złączach Al2O3 - stal żaroodporna z przekładką z materiału gradientowego Al2O3-Cr. Część II. Optymalizacja budowy materiału gradientowego.

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper continues the description of the research described in Part I, concerning the influence of an interlayer material, its thickness, on the level of residual stresses in the alumina-heat resisting steel joint. The results presented in this part of paper concern the influence the layer of a gradient material and the profile of its inner structure have on the state of residual stresses in the joint. The numerical calculations carried out on the state of residual stresses showed that for the assumed composition and thickness of a gradient material it is possible to further lower the level of stresses in the ceramic elements of the analyzed joint by modifying the profile of a gradient material's inner structure. It was found that the dangerous stresses concentration area was shilted from the bonding line ceramic/FGM layer (of relatively low strength) further into the FGMs layer, i.e. to the diving line layer I (75,0% Al2O3 + 25,0% Cr) / layer II (50,0% Al2O3 + 50,0% Cr) of much higher strength.

PL

Artykuł przedstawia kontynuację prac nad wpływem materiału przekładki i jej grubości na poziom naprężeń własnych w złączu ceramika korundowa - stal żaroodporna. Prezentowane wyniki dotyczą analizy wpływu liczby warstw materiału gradientowego oraz jego budowy wewnętrznej na stan naprężeń własnych w złączu. Obliczenia numeryczne stanu naprężeń własnych wykazały, że dla przyjętego rodzaju i grubości materiału gradientowego możliwe jest dalsze obniżenie poziomu naprężeń w materiale ceramicznym złącza poprzez modyfikację budowy wewnętrznej materiału gradientowego. Stwierdzono przesunięcie obszaru koncentracji niebezpiecznych naprężeń z linii spajania ceramika - warstwa FGM o małej wytrzymałości w głąb warstwy FGM, tj. na linii rozdziału warstwa I (75,0% Al2O3 + 25,0% Cr) / warstwa II (50,0% Al2O3 + 50,0% cr) o znacznie większej wytrzymałości.

Słowa kluczowe

EN

ceramic-metal joint; residual stresses; thermal stresses; interlayer; graded material

PL

złącze ceramika-metal; naprężenia własne; naprężenia cieplne; przekładka kompensacyjna; materiał gradientowy

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 28, nr 4
• Strony: 67--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chmielewski M.

• Institute of Electronic Material Technology, 01-919 Warsaw, ul. Wólczyńska 133, phone [phone]

autor

Kaliński D.

• Institute of Electronic Material Technology, 01-919 Warsaw, ul. Wólczyńska 133, phone [phone]

autor

Pietrzak K.

• Institute of Electronic Material Technology, 01-919 Warsaw, ul. Wólczyńska 133, phone [phone]

Bibliografia

• [1] В. KIEBACK, A. NEUBRAND, Н. RIEDEL: Processing techniques for functionally graded materials. Materials Science and Engineering, A 362(2003), 81-105.
• [2] J. ZHU et al.: Fabrication of ZrO2-NiCr functionally graded material by powder metallurgy. Materials Chemistry and Physics, 68(2001), 130-135.
• [3] M. BARLAK: Joining heat resistant steel with the A12O3 type ceramics, with the use of a gradient material. Doctoral dissertation Warsaw University of Technology, Warsaw 2001.
• [4] M. GRUJICIC, H. ZHAO: Optimisation of 316 stainless steel / alumina functionally graded material for reduction of damage by thermal residual stresses. Materials Science and Engineering, A 252(1998), 117-132.
• [5] R.L. WILLIAMSON, B.H. RABIN: Numerical modelling of residual stress in Ni-A12O3 gradient materials. Ceramic Transactions, 34(1993), 55-65.
• [6] M. CHMIELEWSKI, D. KALIŃSKI, K. PIETRZAK: Thermal residual stresses in alumina - heat resisting steel joints with an interlayer of Al2O3-Cr functionally graded material. Part I. Interlayer selection. Advances in Manufacturing Science and Technology, 28(2004)3, 99-111.
• [7] D. KALINSKI, M. CHMIELEWSKI: Interlayers in diffusion bonding A12O3 - steel 15 joints. Material and design. Electronic Materials, 30(2002)1/2, 51-64.