Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: transition layers

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Modelowanie stanu odkształceń w gradientowych powłokach CrN/CrCN

Szparaga Ł., Bartosik P., Gilewicz A., Kwaśny W., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

2015

Vol. 36, nr 6

488--492

Celem pracy było zbadanie różnic w stanach odkształceń własnych powstałych na skutek zadanych obciążeń mechanicznych w powłokach CrN/CrCN z gradientową warstwą przejściową pomiędzy CrN i CrCN. Powłoki zostały osadzone techniką PVD (Physical Vapour Deposition), metodą katodowego odparowania łukowego na podłożu ze stali 42CrMo4. Całkowita grubość osadzonych powłok wynosiła 8 μm, a gradientowa warstwa przejściowa pomiędzy CrN a CrCN miała grubość 2 μm. W modelu matematycznym warstwa gradientowa była reprezentowana przez tzw. funkcje przejścia opisujące przestrzenną zmianę parametrów materiałowych warstwy, takich jak: moduł Younga, współczynnik Poissona, współczynnik rozszerzalności cieplnej, granica sprężystości i moduł wzmocnienia. Rozważono dwa typy warstw gradientowych o różnych profilach zawartości węgla opisywanych przez funkcje potęgowe. Wykorzystując znajomość naprężeń własnych w powłokach po procesie osadzania (pomiar metodą dyfrakcji rentgenowskiej), wykazano na drodze symulacji numerycznych za pomocą MES różnice w stanach efektywnych odkształceń plastycznych powstałych na skutek obciążeń zewnętrznych. Pokazano na przykładzie, iż warstwy gradientowe reprezentowane przez potęgowe funkcje przejścia o wykładniku p > 1 cechują się mniejszymi strefami dużych odkształceń plastycznych na granicy działania obciążeń zewnętrznych w porównaniu z warstwami gradientowymi o p < 1. Wynika z tego, iż powłoki z warstwami gradientowymi mające p > 1 cechuje większa odporność na kruche pękanie.

The aim of the study was to analyse differences in the states of internal deformation, caused by mechanical loads, in the coatings CrN/CrCN with a gradient transition layer between CrN and CrCN. The coatings were deposited using PVD technique (Physical Vapour Deposition) by cathodic arc evaporation on a substrate made from 42CrMo4 steel. The total thickness of the deposited coatings was 8 μm, and the gradient transition layer between CrN and CrCN had a thickness of 2 μm. In mathematical model, gradient layer was represented by the so called transition functions, describing the spatial change of the layer’s material parameters, such as Young’s modulus, Poisson ratio, coefficient of thermal expansion, yield strength and tangent modulus. In particular, were considered two types of gradient layers with different profiles of carbon concentration described by a power function. Using knowledge of the residual stress in the coating after the deposition process (measured by X-ray diffraction), has been shown by numerical simulation based on FEM, the differences in the states of effective plastic strain, caused by external loads. In particular, was shown on the example that the gradient layer represented by a power transition functions of the exponent p > 1 are characterized by smaller zones of high plastic strain on the boundary of applied external loads in comparison to the gradient layers with p < 1. This fact indicates, that the coatings with gradient layers with p > 1 are characterized by an larger fracture toughness.

On transition functions and nonlinearity measures in gradient coatings

Ratajski J., Szparaga Ł.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

2012

Vol. 54, nr 1

83--92

Purpose: In this paper the influence of the shape of transition functions between the single layers of multilayer coating on the final internal stresses states in the coating was investigated. Additionally the degree of nonlinearity and asymmetry of postulated gradient layers was calculated. Design/methodology/approach: Physical and mathematical models of the layers were created basing on classical theory of elasto-plastic materials. Computer model of the object (coating + substrate) describing internal strains and stresses states in layers, after deposition process, was created using FEM method. Findings: New concepts of nonlinearity and asymmetry measurability of transition function were introduced. Using predefined measures the dependence between internal stresses fields in postulated class of gradient layers and values of nonlinearity and asymmetry were obtained. Research limitations/implications: There are an infinite number of possible measures of heterogeneity and nonlinearity of the transition layers. Also there are infinitely many functions with the same measures of asymmetry and nonlinearity, but different mathematical forms, thus a functions of the same measures value form a kind of class of abstraction. So it is convenient to consider specific representatives of the given class and expand the obtained results to remaining representatives which is laborious and ambiguous task. Practical implications: Proposed measures of gradient layers will become a significant components of the PC software in future, which will upgrade the designing process of hard, wear resistant coatings architecture. Originality/value: A class of monotonic and asymmetric transition functions, describing continuous physico-chemical material’s parameters changes in each layer of K-layered coating was created. Also a new measures of nonlinearity and asymmetry of transition function were introduced.