APPLICATION OF NEURAL NETWORKS FOR ANALYSIS OF RELATIONSHIP BETWEEN THE SERVICE PROPERTIES OF CVD COATINGS AND THEIR MULTIFRACTAL PARAMETERS

• Autorzy: Kwaśny W. , Sitek W. , Pakuła D. , Dobrzański L. A.

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie sieci neuronowych do analizy zależności pomiędzy własnościami użytkowymi powłok CVD a parametrami multifraktalny

• Konferencja: Advanced Materials and Technologies, AMT 2007 : XVIII Physical Metallurgy and Materials Science Conference (XVIII; 18-21.06.2007; Warszawa-Jachranka, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Test results of the uncoated and coated with TiC+TiN, Ti(C,N)+TiN, TiC+Ti(C,N)+Al203+TiN, TiN+ Al203, Al203+TiN coatings in the CVD process tool ceramics are presented in the paper. Values of the surface fractal dimension and the multifractal spectra were determined using the projective covering method basing on data obtained on the atomic force microscope AFM. The paper presents test results of mechanical properties, including thickness, hardness, and roughness tests, as well as of the service properties. Moreover, analysis was carried out of the relationship between the selected service properties, including roughness, micro-hardness and cutting ability, and parameters describing the multifractal properties of the CVD coatings. Neural network models were developed based on the experimental results, making it possible to determine the relationship between the coatings properties and some of the parameters describing the multifractal spectrum.

PL

W pracy zostały przedstawione wyniki badań ceramiki narzędziowej niepok oraz pokrytej powłokami TiC+TiN, Ti(C,N)+TiN, TiC+Ti(C,N)+Al203+T TiN+ A1203, Al203+Tin w procesie CVD. Wykorzystując skalowanie metodą pokryciową wyznaczono wartości powierzchniowego wymiaru fraktalnego oraz widma multifraktalne na podstawie rezultatów uzyskanych w mikroskopie oddziaływań międzyatomowych AFM. W pracy przedstawiono wyniki pomiaru własności mechanicznych w tym pomiarów grubości, twardości oraz chropowatości oraz własności eksploatacyjnych. Ponadto dokonano analizy zależności między wybranymi własnościami użytkowymi, w tym chropowatości, mikrotwardości i skrawności a parametrami opisującymi widmo multifraktalne powłok CVD. Na podstawie zbioru wyników badań doświadczalnych opracowano modele sieci neuronowych pozwalające na stwierdzenie występowania zależności pomiędzy własnościami powłok a niektórymi z parametrów opisującymi widmo mutlifraktalne.

Słowa kluczowe

PL

sieci neuronowe; powłoki CVD; parametry multifraktalne

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 3-4
• Strony: 660--665
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kwaśny W.

autor

Sitek W.

autor

Pakuła D.

autor

Dobrzański L. A.

• Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska, Gliwice,

Bibliografia

• [1] Kwaśny W., Mikuła J., Dobrzański L.A.: Fractal and multifractal characteristics of coatings deposited on pure oxide ceramics, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Volume 17, July-August 2006, 257-260
• [2] Kwaśny W., Gołombek K., Dobrzański L.A., Pawlyta M.: Modelowanie powierzchni o zadanych cechach geometrycznych oraz ich charakterystyka fraktalna i multifraktalna, Inzynieria Materiałowa 5 (153) wrzesień-październik 2006, 1101-1106
• [3] Kwaśny W., Gołombek K., Dobrzański L.A.: Description of the surface geometrical features using the multifractal geometry, AMPT Advances in Materials and Processing Technologies, July 30-August, 2006, Las Vegas, Nevada, CDrom
• [4] Perry A.J.: The surface topography of titanium nitride made by chemical vapor deposition –Surface and Coatings Technology 132 (2000) 21-25
• [5] Provata A., Falaras P., Xagas A.: Fractal features of titanium oxide surfaces, Chemical Physics Letter, 297 (1998) 484-490
• [6] Hou S.M., Ouyang M., Chen H.F., Liu W.M., Xue Z.Q., Wu Q.D., Zhang H.X., Gao H.J.: Thin Solid Films 315 (1988)
• [7] Zhiwen Ch., Shuyuan Z., Shun T., Mingliang T., Jianguo H., Yuheng Z.: Fractal formation and tunneling effects on the conductivity of Aura-Ge bilayer films- Thin Solid Films 322 (1998) 194-197
• [8] Takana N., Kawahara M.: Time-resolved high-resolution transmission electron microscopy and high-angle annular dark field scanning transmission electron microscopy of metalmediated crystallization of amorpous germanium films-Materials Science and Engineering A 312 (2001) 25-30
• [9] Chen Z.-W., Zhang S.-Y., Tan S, Hou J.-G.: Abnormal morphology of amorphous germanium films in contact with palladium- Materials Research Bulletin 37 (2002) 825-831
• [10] Yu B., Zou M., Feng Y.: Permeability of fractal porous media by Monte Carlo simulations, International Journal of Heat and Mass Transfer, 48 (2005) 2787-2794
• [11] Han J.H., Ping S., Hu S.: Fractal characterization and simulation of surface profiles of copper electrodes and aluminum sheets, Material Science and Engineering A, 403 (2005) 174-181
• [12] Kwaśny W.,Dobrzański L.A., Pawlyta M., Gulbiński W.: Fractal nature of surface topography and physical properties of the coatings obtained using magnetron sputtering, Journal of Materials Processing Technology, 157-158 (2004) 183-187
• [13] Kwaśny W., Dobrzański L.A., Pawlyta M., Mikuła J. Multifractal characteristics of the PVD and CVD coatings put down onto the Al2O3+TiC oxide tool ceramics, 11th International Scientific Conference on the Contemporary Achievements in Mechanics, Manufacturing and Materials Science CAM3S’2005, Gliwice-Zakopane (2005)
• [14] Kwaśny W., Dobrzański L.A., Pawlyta M., Żak J.: Fractal character of surface topography of the Ti+Ti(C,N) coatings obtained using magnetron sputtering, Proceedings of the MTM, Modern Technologies and Machines, 2-4 October,2003, Cluj-Napoca, Romania (2003) 279-282
• [15] Neto C.R., Bube K., Cser A., Otto A., Feudel U.: Multifractal spectrum of a laser beam melt ablation process, Physica A, 344 (2004) 580-586
• [16] Heping X., Wang J.-A., Kwaśniewski M.A.: Multifractal characterization of rock fracture surfaces, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 36 (1999) 19-27
• [17] Chaudhari A., Yan Sanders Ch.-Ch., Lee S.-L.: Multifractal analysis of growing surfaces, Applied Surface Science, 238 (2004) 513-517
• [18] Kavasseri R.G., Nagarajan R.: A multifractal description of wind speed records, Chaos Solitons and Fractals 24 (2005) 165-173
• [19] Lebyodkin M.A., Estrin Y.: Multifractal analysis of the Portevin-Le Chatelier effect: General approach and application to AlMg and AlMg /Al2O3 alloys, Acta Materialia 53 (2005) 3403-3413
• [20] Xia S., Zhuxi F., Ziqin W.: Fractal processing of AFM images of rough ZnO films, Materials Characterization 48 (2002) 169-175
• [21] Xia S., Zhuxi F., Ziqin W.: Multifractal analysis and scaling range of ZnO AFM images, Physica A, 311 (2002) 327-338
• [22] Chen Z.W., Lai J.K.L., Shek C.H.: Multifractal spectra of scanning elektron microscope images of SnO2 thin films prepared by pulsed laser deposition, Physics Letters A, 345 (2005) 218-223
• [23] Hui-Shehg Y., Xia S., Shou-Fu L., Young-Rui W., Zi-Qin W.: Multifractal spectra of atomic force microscope images of amorphous electroless NiCuP alloy, Applied Surface Science , 191 (2002) 123-127
• [24] Mills S.L., Lees G.C., Liauw C.M., Lynch S.: Dispersion assessment of flame retardant filler/polymer systems using a combination of X-ray mapping and multifractal analysis, Polymer Testing 21 (2002) 941-948
• [25] Lee Ch.-K., Lee S.-L.: Multifractal scaling analysis of reactions over frctal surfaces, Surface Science 325 (1995) 294-310
• [26] Anselmo D.H.A.L., Dantas A.L., Albuquerque E.L.: A multifractal analysis of optical phonon excitations in quasicrystals, Physica A 362 (2006) 289-294
• [27] Rajendra M. Patrikar: Modeling and simulation of surface roughness, Applied Surface Science 228 (2004) 213–220
• [28] Guessasma S., Montavon G., Coddet Ch.: Modeling of the APS plasma spray process using artificial neural networks: basis, requirements and an example, Computational Materials Science 29 (2004) 315–333
• [29] Kwaśny W., Gołombek K., Dobrzański L.A.: Multifractal character of surface topography of the coatings on cemented carbides, 15th IFHTSE, 25-29 September 2006, Congress Center-Vienna-Austria, 532-537
• [30] Kwaśny W., Pakuła D., Woźniak M., Dobrzański L.A.: Fractal and multifractal characteristics of CVD coatings deposited onto the nitride tool ceramics, Journal of Achievements in Materials and Manu facturing Engineering, Volume 20, January-February 2007, 371-374