Si3N4 alapú kerámiák tribológiai és törési viselkedésének vizsgálata és modellezése = Investigation and Modelling of Tribological and Fracture Behavior of Si3N4 based ceramics

1. Különféle szilíciumnitrid alapú kerámiák dinamikus igénybevétellel szembeni és tribológiai viselkedésének elméleti és kísérleti tanulmányozása, a károsodási folyamatok anyagszerkezeti hátterének vizsgálata, a mechanikai, törésmechanikai és mikroszerkezeti jellemzők ill. a kopási tulajdonságok és az anyagtechnológiai paraméterek kapcsolatának vizsgálata 1.1. Műszerezett ütővizsgálatok elektro-emissziós méréssel kiegészítve monolitikus és C-nanocsővel erősített Si3N4 kerámiákon ?- A KId meghatározása bemetszett és bemetszetlen próbatesteken (statikus összefüggések, dinamikus kulcsgörbe módszer, fraktográfiai módszer) ?- A KId sebességfüggésének elemzése ?- A dinamikus törési folyamat jellemzése (törési idő, törési energia, törési feszültség) - Töretfelületek fraktográfiai vizsgálata (törést okozó hiba, törési mechanizmusok) 1.2. Pin-on-disc kopásvizsgálatok, különféle mechanikai (keménység-, szilárdsági, szívóssági) valamint mikroszerkezeti (EDS, Rtg. diffr.) és fraktográfiai (SEM) vizsgálatokkal kiegészítve ?- egyenes vonalú ciklikus terheléssel C+ és N+ ionnal-implantált illetve utóhőkezelt Si3N4 kerámiákon; ?- a szerszám és a próbatest egyirányú, körpályán történő relatív elmozdulásával monolitikus Si3N4-en és és Si3N4/SiC/grafit nanokompozitokon 2. A kopási és törési folyamatok fizikai-matematikai modellezésének elméleti és kísérleti vizsgálata 3. Üvegek felületi rétegében kialakult gyártási maradó feszültségek | 1. Experimental and theoretical analysis of the mechanical behaviour of Si3N4 ceramics in dynamic and wear type loading conditions. 1.1. Instrumented impact tests completed with electro-emission measurements executed on monolithic and CNT reinforced Si3N4 ceramics. ?- Determination of the KId on notched and un-notched specimens using the static equations, the dynamic K-curve method and fractographic procedures. ?- Analysis of the rate dependence of the dynamic fracture toughness of Si3N4 ceramics ?- Characterization of the dynamic failure process (fracture time, fracture energy, fracture strength) ?- Analysis of the fracture surfaces of dynamically impacted ceramics (failure initiation flaws, failure mechanisms) 1.2. Pin-on disc wear tests with additional mechanical and microstructural characterization of the test samples by hardness, bending strength and fracture toughness measurements, as well as EDS, X-ray diffr. and fractography by SEM ?- Tests on C+ and N+ ion-implanted and post-heat treated Si3N4 specimens (linear, reciprocal relative motion of frictional parts); ?- Tests on monolithic and Si3N4/SiC/graphite reinforced Si3N4 nano-composites (unidirectional rotational relative motion of the counterparts) 2. Modelling of the wear and failure damage processes of the investigated materials 3. Characterization of the residual stresses in the surface layer of glasses by scratch test with integrated image processin

Numerikus modellezés és szimuláció az anyagtudományban és az anyagtechnológiákban = Numerical Modelling and Simulation in material Sciences and Materials Processing Technologies

Végeselemes modellezéssel elemeztük a technológiai folyamatok során lejátszódó anyagszerkezeti, mechanikai és termikus folyamatok együttes hatását. Matematikai modellt dolgoztunk ki egyedi és átlapolódó nyomvonalak alkalmazásával a hőeloszlás végeselemes modellezésére lézeres felületedzés és felületátolvasztás esetére, a hőhatás okozta anyagszerkezeti változások, a keménység- és feszültség-eloszlás meghatározására. Folyamatos hűtésű C-görbék alkalmazásán alapuló számítógépes hőkezelés technológiai tervezőrendszert dolgoztunk ki, acélok edzési, megeresztési, normalizálási és lágyítási technológiáinak elemzésére, műveleti utasítások készítésére, termokémiai eljárások és a betétedzés technológiájának tervezésére. Numerikus modellezési eljárást fejlesztettünk ki sajtolóhegesztési eljárások optimalizálására. Vékonylemezek ponthegesztett kötéseinek optimalizálása témakörben PhD doktori értekezés készült. Számítógépes tanácsadó rendszert dolgoztunk ki különféle hegesztési eljárások technológiai paramétereinek meghatározására, a hegesztés előírt dokumentumainak számítógépes elkészítésére. Lemezalakító eljárások numerikus modellezésével elemeztük a technológiai és szerszámparaméterek hatását. A húzóbordás mélyhúzás numerikus modellezése témakörben PhD doktori értekezés készült. Sorozatszerszámban végezhető lemezalakító eljárások technológiai és szerszámtervezésére alkalmas rendszert dolgoztunk ki általános rendeltetésű CAD rendszerre építve. | The complex structural, mechanical and thermal effects in various technological processes were analysed using FEM. Mathematical model has been elaborated for single and overlapped tracks to determine the temperature distribution, phase transformations, hardness and stress distribution during laser surface hardening and surface melting. Based on the CCT-diagrams, a computer aided technological design program was elaborated for heat-treatment processes, suitable to analyse hardening, case hardening, tempering, normalising and annealing of structural and tool steels, and to design various thermo-chemical heat-treatment processes. Numerical modelling procedure has been elaborated for optimising pressure welding processes. For optimisation of spot-welding processes of thin sheets PhD Thesis was defended. Computer Aided Expert System was elaborated to design various welding processes determining the decisive technological parameters, and preparing the necessary welding specifications (WPS). Applying numerical modelling, the effect of technological and die parameters on various sheet metal forming processes were analysed with particular emphasis on forming of car body panels with deep-drawing. A PhD Thesis was defended on the investigation of deep-drawing processes applying drawbeads. Based on the Unigraphics CAD system, a computer aided technological and die-design system for sheet metal forming processes performed in progressive dies has been elaborated