Symulacja metodą MES rozkładu i wartości naprężeń generowanych w osnowie podczas chłodzenia kompozytu Ti6Al4V/TiCxNy po spiekaniu

W pracy przedstawiono sposób wykorzystania metody elementów skończonych do symulacji rozkładu i wartości naprężeń generowanych w osnowie kompozytu metalowo-ceramicznego Ti6A14V/TiCxNy podczas chłodzenia po spiekaniu. Model obliczeniowy oparty był na zależnościach dotyczących odkształceń (nie naprężeń). Symulację rozkładów naprężeń przeprowadzono przy pomocy programu ANSYS w wersji 8 dla dwóch rodzajów zbrojenia z ceramiki - TiC oraz TiN - przy założeniu, że faza zbrojąca będzie nieciągła, w postaci sferycznych cząstek o średnicach od 50 nm do 100 um. W rezultacie przeprowadzonych symulacji stwierdzono, że rozkład naprężeń w osnowie jest niejednorodny, a największe naprężenia są generowane w mostkach między sąsiednimi cząstkami zbrojenia. Rozmiar cząstek ceramiki umacniających osnowę miał względnie niewielki wpływ na wartość generowanych naprężeń. W konkluzji stwierdzono, że gdyby wybór zbrojenia kompozytu z układu Ti6A14V/TiCxNy uzależnić od najmniejszych wartości naprężeń zredukowanych generowanych podczas jego chłodzenia po spiekaniu kompozytu, należałoby jako zbrojenie wybrać fazę TiN.

---

A procedure allowing simulation by means of FEM methode of stresses generated in the metal matrix of the composite Ti6A14V/TiCxNy during the cooling step after sintering of the composite. The calculations have been based on the strain model and the simulations have been performed with use of the ANSYS programme (version 8) for two different ceramic reinforcements - TiC or TiN - at the assumption, that the reinforcement will have a discontinuous form of spherical particles of the dimension from the interval [50 nm, 100 um]. As a result of the simulations it has been found that the stresses generated in 3 the matrix are inhomogenous and that the highest stresses are observed in the junctions from the metal matrix between the particles of the spherical reinforcement. In the difference the dimension of the spherical reinforcement didn't influence the stress values to a great extent. It has been concluded that if the choice of the reinforcement was related to the smallest stress values in the metal matrix, it would be better to use the TiN particles.