Влияние рельефа поверхности на напряженно-деформированное состояние основных структурных элементов si3n4-керамики при установившемся теплообмене


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-6-50-54

Полный текст:


Аннотация

Выявлены закономерности влияния рельефа поверхности и тепловой нагрузки на температуру и интенсивность напряжений основных структурных компонентов нитридной керамики, расположенных в ее поверхностном слое. Предложено использовать эти закономерности для формирования конструкторско-технологической базы данных проектирования и изготовления керамических деталей и инструментов.


Об авторах

В. B. Кузин
ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия
Доктор технических наук


М. Ю. Фёдоров
ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия
Кандидат технических наук


Ю. А. Мельник
ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия
Кандидат физико-математических наук


Список литературы

1. Эванс, А. Г. Конструкционная керамика ; пер. с англ. / А. Г. Эванс, Т. Г. Лэнгдон. ― М. : Металлургия, 1980. ― 256 с.

2. Гаршин, А. П. Керамика для машиностроения / А. П. Гаршин, В. М. Гропянов, Г. П. Зайцев [и др.]. ― М. : Научтехлитиздат, 2003. ― 384 с.

3. Кузин, В. В. Инструментальное обеспечение высокоскоростной обработки резанием / В. В. Кузин, С. Ю. Федоров, М. Ю. Федоров [и др.] // Вестник машиностроения. ― 2005. ― № 9. ― С. 46‒50. [Kuzin, V. V. Tooling for high-speed cutting / V. V. Kuzin, S. I. Dos'ко, V. F. Popov [et al.] / Russian Engineering Research. ― 2005. ― Vol. 25, № 9. ― Р. 20‒25.

4. Матренин, С. В. Техническая керамика : учебное пособие / С. В. Матренин, А. И. Слосман. ― Томск : Изд-во ТПУ, 2004. ― 75 с.

5. Fahrenholtz, W. G. Ultra-high temperature ceramics: materials for extreme environments / W. G. Fahrenholtz, G. E. Hilmas // Scripta Mater. ― 2017. ― Vol. 129. ― P. 94‒99.

6. Wang, R. Characterization models for thermal shock resistance and fracture strength of ultra-high temperature ceramics at hightemperatures / R. Wang, W. Li // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. ― 2017. ― Vol. 90. ― P. 1‒13.

7. Savino, R. Aero-thermo-chemical characterization of ultra-high-temperature ceramics for aerospace applications / R. Savino, L. Criscuolo, G. D. D. Martino [et al.] // J. Europ. Ceram. Soc. ― 2018. ― Vol. 38. ― P. 2937‒2953.

8. Jiménez, C. Joining of ceramic matrix composites to high temperature ceramics for thermal protection systems / C. Jiménez, K. Mergia, M. Lagos [et al.] // J. Europ. Ceram. Soc. ― 2016. ― Vol. 36. ― P. 443‒449.

9. Moshtaghioun, B. M. High-temperature deformation of fully-dense fine-grained boron carbide ceramics: Experimental facts and modeling / B. M. Moshtaghioun, D. G. García, A. D. Rodríguez // Materials & Design. ― 2015. ― Vol. 88. ― P. 287‒293.

10. Li, Dingyu. Thermal shock resistance of ultra-high temperature ceramics including the effects of thermal environment and external constraints / Dingyu Li, Weiguo Li, Wenbo Zhang [et al.] // Materials & Design. ― 2012. ― Vol. 37. ― P. 211‒214.

11. Boniecki, M. Fracture toughness, strength and creep of transparent ceramics at high temperature / M. Boniecki, Z. Librant, A. Wajler [et al.] // Ceram. Int. ― 2012. ― Vol. 38. ― P. 4517‒4524.

12. Monteverde, F. Processing and properties of ultrahigh temperature ceramics for space applications / F. Monteverde, A. Bellosi, L. Scatteia // Mater. Sci. Eng. ― 2008. ― Vol. 485. ― P. 415‒421.

13. Кузин, В. В. Контактные процессы при резании керамическими инструментами / В. В. Кузин, С. Ю. Федоров, М. Ю. Федоров // Вестник МГТУ «Станкин». ― 2010. ― № 4. ― С. 85‒94.

14. Панин, В. Е. Эффект поверхностного слоя в деформируемом твердом теле / В. Е. Панин, А. В. Панин // Физическая мезомеханика. ― 2018. ― Т. 8, № 5. ― С. 87‒95.

15. Кузин, В. В. Роль теплового фактора в механизме износа керамических инструментов. Часть 1. Макроуровень / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Трение и износ. ― 2014. ― № 6. ― С. 728‒734. [Kuzin, V. V. The role of the thermal factor in the wear mechanism of ceramic tools : part 1. Мacrolevel / V. V. Kuzin, S. N. Grigoriev, M. A. Volosova // Journal of Friction and Wear. ― 2014. ― Vol. 35, № 6. ― Р. 505‒510.]

16. Кузин, В. В. Роль теплового фактора в механизме износа керамических инструментов. Часть 2. Микроуровень / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. Ю. Федоров // Трение и износ. ― 2015. ― № 1. ― С. 50‒55. [Kuzin, V. V. Role of the thermal factor in the wear mechanism of ceramic tools. Part 2: Microlevel / V. V. Kuzin, S. N. Grigoriev, M. Yu. Fedorov // Journal of Friction and Wear. ― 2015. ― Vol. 36, № 1. ― Р. 40‒44.]

17. Кузин, В. В. Влияние теплового потока на неоднородность напряжений в поверхности оксидной керамики с развитым рельефом / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. Р. Портной // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 6. ― С. 66‒68. [Kuzin, V. V. The influence of heat flow on the nonuniformity of the stresses in the surface of oxide ceramic with fully developed relief / V. V. Kuzin, S. N. Grigor’ev, M. R. Portnoi // Refract. Indust. Ceram. ― 2015. ― Vol. 56, № 3. ― Р. 314‒317.]

18. Портной, М. Р. Влияние асимметричного теплового потока на неоднородность напряжений в поверхности элементов структуры оксидной керамики при глухой заделке сферического зерна / М. Р. Портной, В. В. Кузин // Вестник МГТУ «Станкин». ― 2016. ― № 2. ― С. 21‒26.

19. Кузин, В. В. Неоднородность напряжений в поверхности элементов структуры оксидной керамики под действием симметричного теплового потока при глухой заделке сферического зерна / В. В. Кузин, М. Р. Портной, М. Ю. Федоров // Вестник МГТУ «Станкин». ― 2015. ― № 1 (32). ― С. 27‒33.

20. Кузин, В. В. Влияние эксплуатационных нагрузок на локальные напряжения в волоке из оксида циркония / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, В. Н. Ермолин // Вестник машиностроения. ― 2014. ― № 4. ― С. 79‒83.

21. Kuzin, V. Modelling of influence of intensive heat flow on stress inhomogeneity in ceramic system TiC‒Y2O3‒ Si3N4 / V. Kuzin, М. Fedorov, P. Dašić, M. Portnoy // Applied Mechanics and Materials. ― 2015. ― Vol. 806. ― Р. 99‒103.

22. Кузин, В. В. Микроструктурная модель керамической режущей пластины / В. В. Кузин // Вестник машиностроения. ― 2011. ― № 5. ― С. 72‒76. [Kuzin, V. V. Microstructural model of ceramic cutting plate / V. V. Kuzin // Russian Engineering Research. ― 2011. ― Vol. 31, № 5. ― Р. 479‒483.]

23. Кузин, В. В. Математическая модель напряженнодеформированного состояния керамической режущей пластины / В. В. Кузин, В. И. Мяченков // Вестник машиностроения. ― 2011. ― № 10. ― С.75‒80. [Kuzin, V. V. Stress-strain state of ceramic cutting plate / V. V. Kuzin, V. I. Myachenkov // Russian Engineering Research. ― 2011. ― Vol. 31, № 10. ― Р. 994‒1000.]

24. Кузин, В. В. Методологический подход к повышению работоспособности керамических инструментов / В. В. Кузин // Вестник машиностроения. ― 2006. ― № 9. ― С. 87, 88.

25. Кузин, В. В. Взаимосвязь режимов алмазного шлифования с состоянием поверхности Si3N4керамики / В. В. Кузин, С. Ю. Фёдоров, С. Н. Григорьев // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 1. ― С. 67‒70. [Kuzin, V. V. Correlation of diamond grinding regimes with Si3N4-ceramic surface quality / V. V. Kuzin, S. Yu. Fedorov, S. N. Grigor’ev // Refract. Indust. Ceram. ― 2017. ― Vol. 58, № 1. ― P. 78‒81.]

26. Кузин, В. В. Проектирование технологических процессов изготовления деталей из Si3N4-керамики с учетом требуемой дефектности кромок / В. В. Кузин, С. Ю. Фёдоров, С. Н. Григорьев // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 9. ― С. 65‒68. [Kuzin, V. V. Production process planning for preparing Si3N4-ceramic objects taking account of edge defectiveness / V. V. Kuzin, S. Yu. Fedorov, S. N. Grigor’ev // Refract. Indust. Ceram. ― 2018. ― Vol. 58, № 4. ― Р. 562‒565.]

27. Кузин, В. В. Инструменты с керамическими режущими пластинами / В. В. Кузин. ― М. : Янус-К, 2006. ― 160 с.

28. Григорьев, С. Н. Автоматизированная система термопрочностных расчетов керамических режущих пластин / С. Н. Григорьев, В. И. Мяченков, В. В. Кузин // Вестник машиностроения. ― 2011. ― № 11. ― С. 26‒31. [Grigor’ev, S. N. Automated thermal-strength calculations of ceramic cutting plates / S. N. Grigor’ev, V. I. Myachenkov, V. V. Kuzin // Russian Engineering Research. ― 2011. ― Vol. 31, № 11. ― Р. 1060‒1066.].

29. Kuzin, V. Method of investigation of the stress-strain state of surface layer of machine elements from a sintered nonuniform material / V. Kuzin, S. Grigoriev // Applied Mechanics and Materials. ― 2014. ― Vol. 486. ― P. 32‒35.

30. Kuzin, V. Applications of multi-level method of stress-strain state analysis in ceramic tools design / V. Kuzin, S. Grigoriev, М. Fedorov // Applied Mechanics and Materials. ― 2016. ― Vol. 827. ― Р. 173‒176.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Кузин В.B., Фёдоров М.Ю., Мельник Ю.А. Влияние рельефа поверхности на напряженно-деформированное состояние основных структурных элементов si3n4-керамики при установившемся теплообмене. Новые огнеупоры. 2018;(6):50-54. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-6-50-54

For citation: Kuzin V.V., Fedorov M.Y., Mel'nik Y.A. The surface relief pattern influence on the strain-stress state of the Si3N4-ceramics' basic structure elements under the steady-state heat transfer. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2018;(6):50-54. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2018-6-50-54

Просмотров: 124

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)