Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

PL

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.

EN

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.

2

Polioptymalizacja przeciwzużyciowych powłok gradientowych TiAlN/TiN

Szparaga Ł., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

547--550

PL

W pracy opisano procedurę polioptymalizacyjną wspomagającą dobór geometrii i własności materiałowych powłoki gradientowej TiAlN/TiN. W modelu matematycznym powłoka gradientowa jest reprezentowana przez tzw. funkcje przejścia, opisujące zmianę parametrów materiałowych warstwy przejściowej, takich jak moduł Younga, współczynnik Poissona, współczynnik rozszerzalności cieplnej oraz gęstość. Polioptymalizacja była prowadzona przy uprzednio zdeﬁniowanych ustalonych ciągłych obciążeniach zewnętrznych (tzw. obciążenia herzowskie), a przyjęte kryteria decyzyjne były funkcjami stanów naprężeń i odkształceń w powłoce i podłożu. Wykorzystując opracowaną procedurę polioptymalizacyjną, zostały określone optymalne wartości parametrów krzywizny funkcji przejścia pomiędzy warstwami TiAlN i TiN w powłoce gradientowej oraz zaproponowane zostały dwie metody analizy zbioru rozwiązań.

EN

In the paper polioptimization procedure of geometry and properties of TiA1N/ TiN gradient coatings was created. In the mathematical model gradient coatings were represented by transition functions. These functions are describing the change of layers materials' parameters, ie. Young's modulus, Poisson coefﬁcient, thermal expansion coefﬁcient and density. In the physical model used in polioptimization extemal loads were constant (herzian contact) and decisional criteria used in procedure were functions of the stresses and strains in the coating and substrate. Using created procedure optimal values of transition functions parameters were calculated. In addition two methods of analysis of solutions set were also described.

3

Modelowanie stanów naprężeń w powłokach TiAlN/TiN/Cr z warstwami przejściowymi

Szparaga Ł., Ratajski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

622--625

PL

W pracy opisano wpływ zmiany właściwości elastoplastycznych warstwy TiAlN na stany naprężeń w wielowarstwowej powłoce przeciwzużyciowej TiAlN/TiN/Cr, powstające po procesie nanoszenia metodą łukową PVD. W modelu fizycznym powłoki założono ciągłą zmianę parametrów fizykochemicznych pomiędzy warstwami TiAlN/TiN. W tym celu utworzono niesymetryczną i ciągłą funkcję przejścia opisującą zmianę parametrów materiałowych warstw, takich jak moduł Younga, moduł umocnienia, współczynnik Poissona, współczynnik rozszerzalności cieplnej oraz gęstość. Określony został również ilościowy wpływ właściwości plastycznych warstwy TiAlN na stany naprężeń i odkształceń plastycznych w powłoce. Ponadto oceniono wpływ początkowego stanu naprężeń wewnętrznych w warstwie TiAlN na końcowy rozkład naprężeń w powłoce. W obliczeniach numerycznych stanów naprężeń wykorzystano metodę elementów skończonych.

EN

The influence of changes in the elasto-plastic properties of TiAlN layer on the stresses fields in the multilayer coating TiAlN/TiN/Cr, which arise after deposition via Arc-PVD method was described. Independently, in the physical model of the coating, a continuous change of physicochemical parameters between the layers of TiAlN/TiN was assumed. For this purpose, an asymmetric and continuous transitional function describing the change of material’s parameters such as Young’s modulus, tangent modulus, Poisson’s ratio, thermal expansion coefficient and density was created. Moreover the impact of plastic properties of TiAlN layer on stresses and plastic strains in the coating was estimated. What is more the influence of the initial state of internal stresses in the TiAlN layer on the final stresses in the coating was studied. The numerical calculations of the stresses fields were done via the finite element method.

4

Możliwości zastosowania warstw diamentowych jako powłok ochronnych

Szulc A., Mosińska L.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 4-5

165-167

PL

Pokrycia diamentowe otrzymywane metodami CVD, w związku z ich unikatowymi właściwościami, stały się poszukiwanym materiałem do wytwarzania odpornych na zużycie powłok ochronnych, warstw antykorozyjnych oraz zastosowań trybologicznych. W niniejszej pracy wskazano obszary zastosowania cienkich warstw diamentowych W artykule przedyskutowano problem zależności odporności antykorozyjnej i mechanicznej pokryć diamentowych, która zdeterminowana jest adhezją między warstwą a podłożem. Dobra adhezja zależy od rodzaju materiału podłoża, sposobu jego przygotowania jak również parametrów procesu CVD.

EN

Diamond coatings obtained by CVD methods, due to their unique combination of properties, become very important for wear, corrosion protection and tribological applications. In this work we indicated the areas of thin diamond layers applications and have discussed the problem of their anticorrosion and mechanical resistance properties. The protective properties of the diamond coatings are determined mainly by adhesion between diamond layer and the substrate. Good adhesion is depended on substrate type, pretreatment of the substrate surface, CVD parameters process of diamond growth.

5

Structura i właściwości mechaniczne powłok BN wytworzonych na stali 316 L azotowanej jarzeniowo w temperaturach 450 stopni C i 550 stopni C

Skołek E., Rakowski W., Kot M., Zimowski S., Burdyńska S., Mróz W., Wierzchoń T.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

576-579

PL

Warstwy azotku boru charakteryzują się dużą odpornością korozyjną i odpornością na zużycie przez tarcie. Ze względu na charakter adhezyjny wytwarzanych powłok azotku boru konieczne jest stosowanie warstw przejściowych, np. azotowanych jarzeniowo, charakteryzujących się określoną twardością i topografią powierzchni. W artykule przedstawiono wyniki badań warstw wytworzonych metodami hybrydowymi łączącymi procesy azotowania jarzeniowego w temperaturze 450°C i 550°C z procesem impulsowego laserowego osadzania powłok azotku boru (metodą PLD). Wykazano wpływ zjawiska rozpylania katodowego i temperatury azotowania jarzeniowego podłoża ze stali 316L na skład fazowy, topografię powierzchni, adhezję, moduł Younga, twardość i odporność na zużycie przez tarcie osadzonych powłok azotku boru.

EN

Boron nitride layers are characterised by both high corrosion resistance and high frictional wear resistance. Since however the boron nitride coatings produced by PLD have an adhesive character, it is necessary to introduce buffer layers, such as e.g. glow discharge nitrided layers, whose hardness surface topography is shaped by cathode sputtering. The paper presents the results of examinations of the layers produced by hybrid processes, i.e. such that combine glow discharge assisted nitriding performed at 450°C and 550°C with a pulsed laser deposition of boron nitride coatings (PLD method). It has been shown that the phase composition, surface topography, adhesion, Young modul, hrdness and frictional wear resistance are dependent on kathode sputtering process and temperature of glow discgarge nitriding of AISI 316L steel.