Komputerowa symulacja wpływu międzywarstwy Ti na właściwości powłok

W pracy przedstawiono wyniki analizy numerycznej z zastosowaniem metody elementów skończonych dotyczącej wyznaczania naprężeń w wielowarstwowych powłokach Ti/Ti(C, N)/CrN, Ti/Ti(C, N)/(Ti, Al)N, Ti/(Ti, Si)N/(Ti, Si)N i Ti/DLC powłoki/DLC, uzyskanych procesie PVD i CVD na stopach magnezu z uwzględnieniem warunków ich nanoszenia. Stan naprężeń własnych w strefie połączenia powłoki z podłożem wynika przede wszystkim z różnic właściwości mechanicznych i termicznych podłoża i powłoki, a także zmian strukturalnych występujących w tych materiałach podczas procesu PVD i CVD. Do celów symulacji komputerowej naprężeń własnych w powłokach z wykorzystaniem MES opracowano model uwzględniający charakterystykę strukturalną i geometryczną badanych materiałów z uwzględnieniem zmian strukturalnych w skali nanometrycznej, a wyniki symulacji przeprowadzonych na opracowanym modelu poddano weryfikacji doświadczalnej. Symulację komputerową naprężeń przeprowadzono w środowisku ANSYS, stosując zmienną wielkość elementów skończonych, a wartości naprężeń eksperymentalnych wyznaczono na podstawie rentgenowskiej jakościowej analizy fazowej przeprowadzonej w układzie Bragg-Brentano.

---

In the paper the possibility of employing Finite Element Method (FEM) for evaluation of stresses located in Ti/Ti(C, N)/CrN, Ti/Ti(C, N)/(Ti, Al)N, Ti/(Ti, Si)N/(Ti, Si)N multilayer coatings, and Ti/DLC/DLC coating with taking into account their deposition conditions on magnesium alloys has been discussed. Internal stresses difference in the zone between the coating and the substrate first of all results from the difference of mechanical and thermal properties of the substrate and the coating and also from microstructural changes occurring in these materials during the production process, especially during cooling process after PVD and CVD treatment. FEM model was worked out for the purpose of computer simulation of internal stresses in the coatings. The FEM model accuracy was verified by comparison with the results of computer simulation of stresses with the experimental results. Computer simulation of stresses was carried out in ANSYS environment, using the FEM method. The experimental values of stresses were determined on the basis of the X-ray diffraction patterns.