Анализ влияния схемы нагружения на напряженное состояние поверхностного слоя Al2O‒TiC-керамики с покрытиями AlN и TiN


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2021-10-63-69

Полный текст:




Аннотация

Проанализированы и систематизированы результаты силового, теплового и комбинированного анализов напряженного состояния поверхностного слоя Al2O3‒TiC-керамики с покрытиями AlN и TiN. Установленные взаимосвязи использованы для создания керамических режущих инструментов нового поколения с расширенной областью применения.

Об авторах

В. В. Кузин
ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия

Д. т. н.

Москва



С. Н. Григорьев
ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия

д. т. н.

Москва



М. А. М. А. Волосова
ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия

к. т. н.

Москва



М. Ю. Федоров
ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия

к. т. н.

Москва



Список литературы

1. Kuzin, Valery V. A new generation of ceramic tools / Valery V. Kuzin, Sergey N. Grigor’ev, David R. Burton, Аndrey D. Batako // Proceedings of the 10th International Conference on Manufacturing Research ICMR 2012. ― 2012. ― Р. 523‒528.

2. Zan, Qing Feng. Temperature mechanical properties of Al2O3/Ti3SiC2 multilayer ceramics / Qing Feng Zan, Chang An Wang, Li Min Dong, Yong Huang // Key Eng. Mater. ― 2007. ― Vols. 280‒283. ― P. 1877‒1880.

3. Nie, Guanglin. Fabrication of Al2O3/AlN composite ceramics with enhanced performance via a heterogeneous precipitation coating process / Guanglin Nie, Yehua Li, Pengfei Sheng, Zhuo Tian // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46, № 13. ― P. 21156‒21165.

4. Xue, Weijiang. Al2O3 ceramics with well-oriented and hexagonally ordered pores: The formation of microstructures and the control of properties / Weijiang Xue, Yong Huang, Zhipeng Xie, Wei Liu // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2012. ― Vol. 32, № 12. ― P. 3151‒3159.

5. Кузин, В. В. Взаимосвязь структуры Al2O3-керамики с механизмом формирования поверхностного слоя заготовок при алмазном шлифовании / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, С. Ю. Федоров // Новые огнеупоры. ― 2019. ― № 1. ― С. 65‒68.

6. Kuzin, V. Surface modification of zirconia (Y-TZP) ceramics induced by pulsed laser machining / V. Kuzin, S. Grigoriev, M. Fedorov, M. Portnoy // Applied Mechanics and Materials. ― 2015. ― Vols. 752–753. ― Р. 481–484.

7. 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.

8. 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.

9. Кузин, В. В. Оценка чувствительности комплекса характеристик напряженного состояния границы «керамика – покрытие» к изменению свойств структурных элементов этой системы / В. В. Кузин, М. Ю. Федоров, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 12. ― С. 75‒81.

10. Kuzin, V. A model of forming the surface layer of ceramic parts based on silicon nitride in the grinding process / V. Kuzin // Key Eng. Mater. Precision Machining. ― 2012. ― Vol. 496. ― Р. 127‒131.

11. Němeček, J. X-ray diffraction study of macroscopic residual stresses of Al2O3 + ТiС oxide cutting ceramics after surface machining / J. Němeček, K. Kolařík, J. Čapek, N. Ganev, K. Trojan, V. V. Kuzin // Experimental Stress Analysis ― 56th International Scientific Conference, EAN 2018. Conference Proceedings. ― 2018. ― Р. 296‒302.

12. Кузин, В. В. Модификация поверхностного слоя оксидной керамики с использованием непрерывного лазерного излучения / В. В. Кузин // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 1. ― С. 51‒55.

13. Grigoriev, S. The stress-strained state of ceramic tools with coating / S. Grigoriev, V. Kuzin, D. Burton, А. D. Batako // Proceedings of the 37th International MATADOR Conference. ― 2013. ― P. 181‒184.

14. Yin, Zengbin. Cutting performance and life prediction of an Al2O3/TiC micro‒nano-composite ceramic tool when machining austenitic stainless steel / Zengbin Yin, Chuanzhen Huang, Juntang Yuan, Bin Zou // Ceram. Int. ― 2015. ― Vol. 41, № 5 (B). ― P. 7059‒7065.

15. Kıvak, Turgay. Study on turning performance of PVD TiN coated Al2O3 + TiCN ceramic tool under cutting fluid reinforced by nano-sized solid particles / Turgay Kıvak, Murat Sarıkaya, Çağrı Vakkas Yıldırım, Şenol Şirin // Journal of Manufacturing Processes. ― 2020. ― Vol. 56, Part A. ― Р. 522‒539.

16. Erbacher, T. Determination of Residual Stress Gradients in Al2O3 Ceramics after Thermal and Mechanical Loading / T. Erbacher, Michael Ott, Tilmann Beck, Otmar Vöhringer // Mater. Sci. Forum. ― 2005. ― Vols. 490, 491. ― Р. 485‒490.

17. Konovalenko, Igor S. Numerical study of deformation and fracture of ceramics nanocomposite with different structural parameters under mechanical loading / Igor S. Konovalenko, Egor M. Vodopjyanov, Evgeniy V. Shilko // Key Eng. Mater. ― 2016. ― Vol. 683. ― P. 601‒608.

18. Sadowski, Tomasz. Theoretical meso‒model of Al2O3 / ZrO2 ceramic response under compression / Tomasz Sadowski, Liviu Marsavina // Key Eng. Mater. ― 2014. ― Vol. 601. ― P. 92‒95.

19. Sevecek, Oldrich. Assessment of crack-related problems in layered ceramics using the finite fracture mechanics and coupled stress-energy criterion / Oldrich Sevecek, Michal Kotoul, D. Leguillon, Eric Martin // Procedia Structural Integrity. ― 2016. ― Vol. 2. ― Р. 2014‒2021.

20. Medvedovski, Eugene. Influence of corrosion and mechanical loads on advanced ceramic components / Eugene Medvedovski // Ceram. Int. ― 2013. ― Vol. 39, № 3. ― P. 2723‒2741.

21. Liu, Changxia. Fracture behaviour, microstructure, and performance of various layered-structured Al2O3‒TiC‒WC‒Co composites / Changxia Liu, Junlong Sun, Chao Wang, Fengxun Li // Ceram. Int. ― 2021. ― Vol. 47, № 14. ― Р. 19766‒19773.

22. Yin, Zengbin. Dynamic fatigue behavior of Al2O3/TiC micro‒nano‒composite ceramic tool materials at ambient and high temperatures / Zengbin Yin, Chuanzhen Huang, Bin Zou, Hanlian Liu // Mater. Sci. Eng., A. ― 2014. ― Vol. 593. ― P. 64‒69.

23. Sullivan, John Lawrence. Microtribological studies of two-phase Al2O3‒TiC ceramic at low contact pressure / John Lawrence Sullivan, Baogui Shi, S. O. Saied // Tribology International. ― 2006. ― Vol. 38, № 11/12. ― P. 987‒994.

24. Ruiz-Hervias, Jesus. Residual stresses in Al2O3/Y‒TZP ceramic laminates fabricated by tape and slip casting / Jesus Ruiz-Hervias, Giovanni Bruno, Jonas Gurauskis, A. J. Sanchez-Herencia, C. Baudin // Mater. Sci. Forum. ― 2008. ― Vols. 571, 572. ― P. 327‒332.

25. Del Valle, Rosa. Optimizing substrate and intermediate layers geometry to reduce internal thermal stresses and prevent surface crack formation in 2D-multilayered ceramic coatings / Rosa Del Valle, D. Lévêque, M. Parlier // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2008. ― Vol. 28, № 4. ― P. 711‒716.

26. Zhang, Gaofeng. Discrete element simulation of the ultrasonic‒assisted scratching process of Al2O3 ceramic under compressive pre-stress / Gaofeng Zhang, Gaocan Wu, Yijiang Zeng, Guoguang Xie // Ceram. Int. ― 2020. ― Vol. 46, № 18 (А). ― P. 29090‒29100.

27. Zhang, Mengwen. A study on the failure behavior of Al2O3‒Ni micro-layered beams under three point bending / Mengwen Zhang, Xudong Sun, Xiaozhi Hu // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. ― 2020. ― Vol. 110.

28. Sakuma, Taketo. A modern approach to control grain boundaries in ceramics / Taketo Sakuma, Yuichi Ikuhara, Takahisa Yamamoto // Mater. Sci. Forum. ― 2004. ― Vols. 467‒470. ― P. 557‒566.

29. Кузин, В. В. Силовой анализ напряженнодеформированного состояния поверхностного слоя Al2O3‒TiC-керамики с покрытиями AlN и TiN / В. В. Кузин, М. А. Волосова, М. Ю. Федоров // Новые огнеупоры. ― 2021. ― № 6. ― С. 64‒69.

30. Кузин, В. В. Тепловой анализ напряженнодеформированного состояния поверхностного слоя Al2O3‒TiC-керамики с покрытиями AlN и TiN / В. В. Кузин, М. А. Волосова, М. Ю. Федоров // Новые огнеупоры. ― 2021. ― № 7. ― С. 57‒62.

31. Кузин, В. В. Комбинированный анализ напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя Al2O3‒TiC-керамики с покрытиями AlN и TiN / В. В. Кузин, М. А. Волосова, М. Ю. Федоров // Новые огнеупоры. ― 2021. ― № 8. ― С. 66‒71.

32. Кузин, В. В. Системный анализ напряженнодеформированного состояния поверхностного слоя шлифованной Si3N4‒TiC-керамики / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Новые огнеупоры. ― 2021. ― № 3. ― С. 64‒70.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Кузин В.В., Григорьев С.Н., Волосова М.М., Федоров М.Ю. Анализ влияния схемы нагружения на напряженное состояние поверхностного слоя Al2O‒TiC-керамики с покрытиями AlN и TiN. Новые огнеупоры. 2021;(10):63-69. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2021-10-63-69

For citation: Kuzin V.V., Grigor’ev S.N., Volosova М.М., Fedorov M.Y. Analysis of influence of loading scheme on the stress state of the surface layer of Al2O3‒TiCceramics with AlN and TiN coating. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2021;(10):63-69. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2021-10-63-69

Просмотров: 174

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)