.png)
.png)
Email this article 
Computational engineering of surface layer ground Al2O3‒TiC ceramic. Thermal analysis
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-8-53-58
Abstract
The regularities of the thermal and stress state of the surface layer of ground Al2O3‒TiC ceramic under influence of heat flow are established. It is revealed that the role of the thermal factor in the fracture mechanism of this layer is manifested in the formation of unfavorable microstructural stress concentrators.
About the Authors
V. V. KuzinRussian Federation
S. N. Grigoriev
Russian Federation
M. A. Volosova
Russian Federation
References
1. Кузин, В. В. Компьютерное моделирование напряженного состояния поверхностного слоя Al2O3-TiC-керамики после шлифования. Силовой анализ / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2020. ― № 7. ― С. 67-71.
2. Zhao, Jun. Cutting performance and failure mechanisms of an Al2O3/WC/TiC micro-nano-composite ceramic tool / Jun Zhao, Xunliang Yuan, Yonghui Zhou // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. ― 2010. ― Vol. 28, № 3. ― P. 330-337.
3. Kuzin, V. V. The role of the thermal factor in the wear mechanism of ceramic tools : Рart 1. Macrolevel Friction and Wear. ― 2014. ― Vol. 35, № 6. ― Р. 505-510.
4. 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.
5. 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.
6. Кузин, В. В. Роль теплового фактора в механизме износа керамических инструментов. Часть 2. Микро-уровень / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. Ю. Федоров // Трение и износ. ― 2015. ― № 1. ― С. 50-55.
7. Cheng, M. Mechanical properties of two types of Al2O3/ TiC ceramic cutting tool material at room and elevated temperatures / Moli Cheng, Hanlian Liu, Bin Zhao [et al.] // Ceram. Int. ― 2017. ― Vol. 43, № 16. ― P. 13869-13874.
8. Yin, Z. High temperature mechanical properties of Al2O3/TiC micro-nano-composite ceramic tool materials / Zengbin Yin, Chuanzhen Huang, Bin Zou [et al.] // Ceram. Int. ― 2013. ― Vol. 39, № 8. ― P. 8877-8883.
9. Grigoriev, S. N. Prospects for tools with ceramic cutting plates in modern metal working / S. N. Grigoriev, V. V. Kuzin // Glass and Ceramics. ― 2011. ― Vol. 68, № 7/8. ― Р. 253-257.
10. Григорьев, С. Н. Перспективы применения инструментов с керамическими режущими пластинами в современной металлообработке / С. Н. Григорьев, В. В. Кузин // Стекло и керамика. ― 2011. ― № 8. ― С. 17-22.
11. Yin, Zengbin. Friction and wear behaviors of Al2O3/TiC micro-nano-composite ceramic sliding against metals and hard materials / Zengbin Yin, Juntang Yuan, Chuanzhen Huang [et al.] // Ceram. Int. ― 2016. ― Vol. 42, № 1. ― P. 1982-1989.
12. Kuzin, V. V. Effective use of high density ceramic for manufacture of cutting and working tools / V. V. Kuzin // Refract. Ind. Ceram. ― 2010. ― Vol. 51, № 6. ― Р. 421-426.
13. Кузин, В. В. Эффективное применение высокоплотной керамики для изготовления режущих и деформирующих инструментов / В. В. Кузин // Новые огнеупоры. ― 2010. ― № 12. ― С. 13-19.
14. Kuzin, V. V. Correlation of diamond grinding regimes with Al2O3-TiC-ceramic surface condition / V. V. Kuzin, S. Yu. Fedorov // Refract. Ind. Ceram. ― 2017. ― Vol. 57, № 5. ― P. 520-525.
15. Кузин, В. В. Взаимосвязь режимов алмазного шлифования с состоянием поверхности Al2O3-TiC-керамики / В. В. Кузин, С. Ю. Фёдоров // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 9. ― С. 63-68.
16. Li, Jing. Influence of cobalt phase on mechanical properties and thermal shock performance of Al2O3-TiC composites / Jing Li, Lai-peng Ma // Ceram. Int. ― 2005. ― Vol. 31, № 7. ― P. 945-951.
17. Kuzin, V. V. Features of Al2O3‒TiC ceramic specimen edge morphology formation during diamond grinding / V. V. Kuzin, S. Yu. Fedorov, S. N. Grigor’ev // Refract. Ind. Ceram. ― 2017. ― Vol. 58, № 3. ― Р. 319-323.
18. Кузин, В. В. Закономерности формирования морфологии кромок образцов Al2O3‒TiC-керамики при алмазном шлифовании / В. В. Кузин, С. Ю. Фёдоров, С. Н. Григорьев // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 5. ― С. 63-67.
19. Kuzin, V. V. Thermal and deformation processes occurring within a component surface layer made from oxide-carbide ceramic in contact with a nickel alloy component during heating loads / V. V. Kuzin, S. N. Grigor’ev, M. A. Volosova // Refract. Ind. Ceram. ― 2014. ― Vol. 55, № 2. ― Р. 157-163.
20. Кузин, В. В. Тепловые и деформационные процессы в поверхностном слое детали из оксидно-карбидной керамики, контактирующей с деталью из никелевого сплава, при нагреве / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2014. ― № 4. ― С. 53-59.
21. Grigor’ev, S. N. Influence of thermal loads on the stress-strain state of aluminum-oxide ceramic cutting plates / S. N. Grigor’ev, V. V. Kuzin, M. A. D. Batako [et al.] // Russian Engineering Research. ― 2012. ― Vol. 32, № 5. ― Р. 473-477.
22. Григорьев, С. Н. Влияние тепловых нагрузок на напряженно-деформированное состояние режущих пластин из керамики на основе оксида алюминия / С. Н. Григорьев, В. В. Кузин, А. Д. Батако [ и др.] // Вестник машиностроения. ― 2012. ― № 5. ― С. 68-71.
23. Kuzin, V. V. Stress inhomogeneity in a ceramic surface layer under action of an external load. Part 2. Effect of thermal loading / V. V. Kuzin, S. N. Grigor’ev, V. N. Ermolin // Refract. Ind. Ceram. ― 2014. ― Vol. 54, № 6. ― Р. 497-501.
24. Кузин, В. В. Неоднородность напряжений в поверхностном слое керамики под действием внешней нагрузки. Часть 2. Влияние теплового нагружения / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, В. Н. Ермолин // Новые огнеупоры. ― 2013. ― № 12. ― С. 35-39.
25. Kuzin, V. V. Effect of a TiC coating on the stressstrain state of a plate of a high-density nitride ceramic under nonsteady thermoelastic conditions / V. V. Kuzin, S. N. Grigor’ev, M. A. Volosova // Refract. Ind. Ceram. ― 2014. ― Vol. 54, № 5. ― Р. 376-380.
26. Кузин, В. В. Влияние покрытия TiC на напряженнодеформированное состояние пластины из высокоплотной нитридной керамики в условиях нестационарной термоупругости / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2013. ― № 9. ― С. 52-57.
27. Volosova, M. A. Effect of titanium nitride coating on stress structural inhomogeneity in oxide-carbide ceramic. Part 4. Action of heat flow / M. A. Volosova, S. N. Grigor’ev, V. V. Kuzin // Refract. Ind. Ceram. ― 2015. ― Vol. 56, № 1. ― Р. 91-96.
28. Волосова, М. А. Влияние покрытия из нитрида титана на структурную неоднородность напряжений в оксидно-карбидной керамике. Часть 4. Действует тепловой поток / М. А. Волосова, С. Н. Григорьев, В. В. Кузин // Новые огнеупоры. ― 2015. ― № 2. ― С. 47-52.
29. Dong, Wang. Microstructure design and preparation of Al2O3/TiC/TiN micro-nano-composite ceramic tool materials based on properties prediction with finite element method / Dong Wang, Chao Xue, Yan Cao [et al.] // Ceram. Int. ― 2018. ― Vol. 44, № 51. ― P. 5093-5101.
30. Kuzin, V. Designing of details taking into account degradation of structural ceramics at exploitation / V. Kuzin, S. Grigoriev, M. Volosova [et al.] // Applied Mechanics and Materials. ― 2015. ― Vol. 752/753. ― Р. 268-271.
31. Xu, C. Finite element design and fabrication of Al2O3 / TiC / CaF2 gradient self-lubricating ceramic tool material / Chonghai Xu, Guangchun Xiao, Yonglian Zhang [et al.] // Ceram. Int. ― 2014. ― Vol. 40, № 7. ― Part B. ― P. 10971-10983.
32. Xiaoqin, Shen. Finite-element analysis of residual stresses in Al2O3–TiC/W18Cr4V diffusion bonded joints / Xiaoqin Shen, Yajiang Li, U. A. Putchkov [et al.] // Computational Materials Science. ― 2009. ― Vol. 45, № 2. ― P. 407-410.
33. Кузин, В. В. Основы компьютерной инженерии поверхностного слоя шлифованной керамики / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2020. ― № 6. ― С. 64-69.
34. 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.
Supplementary files
For citation: Kuzin V.V., Grigoriev S.N., Volosova M.A. Computational engineering of surface layer ground Al2O3‒TiC ceramic. Thermal analysis. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2020;(8):53-58. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2020-8-53-58
Refbacks
- There are currently no refbacks.