Трансформация напряженного состояния поверхностного слоя нитридной керамики при изменении толщины TiC-покрытия. Вариант нагружения ― тепловой поток


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-2-54-60

Полный текст:


Аннотация

Изучено влияние толщины покрытия из карбида титана на трансформацию напряженного состояния поверхностного слоя Si3N4‒TiC‒Y2O3-керамики под действием теплового потока. В результате численных экспериментов установлено, что увеличение толщины TiC-покрытия с 5 до 15 мкм, нанесенного на нитридную керамику, приводит к уменьшению температуры керамики, возрастанию σ11, σ22, σ12 и σi и показателей их структурной неоднородности в поверхностном слое керамики.

Об авторах

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


М. Ю. Фёдоров
ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин»
Россия
к.т.н.


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


Список литературы

1. Soboyejo, W. O. Review of high temperature ceramics for aerospace applications / W. O. Soboyejo, J. D. Obayemi, E. Annan [et al.] // Advanced Materials Research. ― 2016. ― Vol. 1132. ― Р. 385‒407.

2. Кузин, В. В. Инструментальное обеспечение высокоскоростной обработки резанием / В. В. Кузин, С. И. Досько, В. Ф. Попов [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.

3. De, U. Ferroelectric materials for high temperature piezoelectric applications / U. De // Solid State Phenomena. ― 2015. ― Vol. 232. ― Р. 235‒278.

4. MohdNor, А. Review on ceramic application in automotive turbocharged engine / A. MohdNor, M. R. Abbas, S. Rajoo [et al.] // Applied Mechanics and Materials. ― 2014. ― Vol. 660. ― Р. 219‒228.

5. Кузин, В. В. Работоспособность режущих инструментов из нитридной керамики при обработке чугунов / В. В. Кузин // Вестник машиностроения. ― 2004. ― № 5. ― С. 39‒43. Kuzin, V. V. Effectiveness of the nitride ceramic cutting tools in machining the gray irons / V. V. Kuzin // Russian Engineering Research. ― 2004. ― Vol. 24, № 5. ― Р. 21‒27.

6. Кузин, В. В. Тепловое состояние керамических режущих инструментов при высокоскоростной обработке резанием / В. В. Кузин // Вестник машиностроения. ― 2004. ― № 9. ― С. 47‒52. Kuzin, V. V. Thermal state of ceramic cutting tools in high-speed cutting / V. V. Kuzin // Russian Engineering Research. ― 2004. ― Vol. 24, № 9. ― Р. 32‒40.

7. Кузин, В. В. Изнашивание режущих пластин из нитридной керамики при обработке отливок из серых чугунов / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, С. Ю. Фёдоров //Вестник машиностроения. ― 2013. ― № 3. ― С. 58‒62. Kuzin, V. V. Wear of nitride ceramic inserts in machining gray cast iron castings / V. V. Kuzin, S. N. Grigor’ev, S. Yu. Fedorov // Russian Engineering Research. ― 2013. ― Vol. 33, № 6. ― Р. 343‒347.

8. Кузин, В. В. Износ инструментов из нитридной керамики при обработке никелевых сплавов / В. В. Кузин, М. А. Волосова, М. Ю. Фёдоров // Трение и износ. ― 2013. ― Т. 34, № 3. ― С. 265‒271. Kuzin, V. V. Wear of tools from nitride ceramics when machining nickel-based alloys / V. V. Kuzin, M. A. Volosova, M. Yu. Fedorov // J. Friction and Wear. ― 2013. ― Т. 34, № 3. ― С. 199‒203.

9. 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. Macrolevel / V. V. Kuzin, S. N. Grigoriev, M. A. Volosova // J. Friction and Wear. ― 2014. ― Vol. 35, № 6. ― Р. 505‒510.

10. Кузин, В. В. Роль теплового фактора в механизме износа керамических инструментов. Часть 2. Микроуровень / В. В. Кузин, С. Н. Григорьев, М. Ю Фёдоров //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.

11. Kim, D.W. TiC and TiN coatings formed on Si3N4‒TiC composite ceramics by chemical vapour deposition / D. W. Kim, Y. J. Park, J. G. Lee, J. S. Chun // Thin Solid Films. ―1988. ― Vol. 165, № 1. ― P. 149‒161.

12. Almeida, F. A. MPCVD diamond coating of Si3N4‒TiN electroconductive composite substrates / F. A. Almeida, M. Belmonte, A. J. S. Fernandes [et al.] // Diamond and Related Materials. ― 2007. ― Vol. 16, № 4‒7. ― P. 978‒982.

13. Григорьев, С. Н. Инженерия поверхности металлорежущего инструмента методом комбинированной вакуумно-плазменной обработки. Часть 1 / С. Н. Григорьев, М. А. Волосова // Ремонт, восстановление, модернизация. ― 2004. ― № 7. ― С. 2‒6.

14. Kuzin, V. Tool life and wear mechanism of coated Si3N4 ceramic tools in turning grey cast iron / V. Kuzin,S. Grigoriev // Key Engineering Materials. ― 2014. ― Vol. 581. ― Р. 14‒17.

15. Grigoriev, S. The stress-strained state of ceramic tools with coating / S. Grigoriev, V. Kuzin, D. Burton, D. Batako // Proceedings of the 37th International Conference MATADOR, 2012. ― 2013. ― Р. 181‒184.

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

17. 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. ― Vols. 752/753. ― Р. 268‒271.

18. Григорьев, С. Н. Напряженно-деформированное состояние инструментов из нитридной керамики с покрытием / С. Н. Григорьев, В. В. Кузин, М. А. Волосова // Вестник машиностроения. ― 2012. ― № 6. ― С. 64‒69. Grigor'ev, S. N. Stress-strain state of a coated nitride-ceramic tool / S. N. Grigor'ev, V. V. Kuzin, M. A. Volosova // Russian Engineering Research. ― 2012. ― Vol. 32, № 7/8. ― Р. 561‒566.

19. Григорьев, С. Н. Влияние свойств керамики на напряженно-деформированное состояние режущей пластины в условиях установившейся теплопроводности / С. Н. Григорьев, В. В. Кузин, Д. Буртон [и др.] //Вестник машиностроения. ― 2012. ― № 4. ― С. 76‒80. Grigor’ev, S. N. Influence of ceramic properties on the stress-strain state of a plate in steady heat conduction / S. N. Grigor’ev, V. V. Kuzin, D. Burton [et al.] // Russian Engineering Research. ― 2012, ― Vol. 32, № 4. ― Р. 374‒379.

20. Кузин, В. В. Влияние покрытия TiC на напряженно-деформированное 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. 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 // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2014. ― Vol. 54, № 5. ― Р. 376‒380.

21. 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. 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 // Refractories and Industrial Ceramics. ― 2015. ― Vol. 56, № 1. ― Р. 91‒96.

22. Кузин, В. В. Трансформация напряженного состояния поверхностного слоя нитридной керамики при изменении толщины TiC-покрытия. Вариант нагружения ― действует сосредоточенная силовая нагрузка / В. В. Кузин, М. Ю. Фёдоров // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 8. ― С. 59‒65.

23. Кузин, В. В. Трансформация напряженного состояния поверхностного слоя нитридной керамики при изменении толщины TiC-покрытия. Вариант нагружения ― действует распределенная силовая нагрузка / В. В. Кузин, М. Ю. Фёдоров // Новые огнеупоры. ― 2016. ― № 10. ― С. 58‒63.

24. Kuzin, V. Method of investigation of the stressstrain 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.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Кузин В.В., Фёдоров М.Ю., Волосова М.А. Трансформация напряженного состояния поверхностного слоя нитридной керамики при изменении толщины TiC-покрытия. Вариант нагружения ― тепловой поток. Новые огнеупоры. 2017;(2):54-60. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-2-54-60

For citation: Kuzin V.V., Fedorov M.Y., Volosova M.A. The nitride ceramics surface layer stress state transformation under the variation of the TiC-coating thickness. The applied load is the heat current. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2017;(2):54-60. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2017-2-54-60

Просмотров: 92

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


ISSN 1683-4518 (Print)