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

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.

---

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.