Деформация и разрушение на мезоуровне поверхностно упрочненных материалов

• Автор: Панин, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 507 с. : ил.

1. ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МЕЗОМЕХАНИКИ
МАТЕРИАЛОВ О ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
1Л. Синергетические принципы физической мезомеханики
структурно неоднородных материалов
1.2. Классификация дислокационных субструктур и стадий кривой течения на микромасштабном уровне
1.3. Экспериментальные методы определения напряжений и деформаций, основанные на обработке изображений
1.4. Структурные уровни развития пластической деформации и разрушения в условиях приложения циклических нагрузок
1.5. Классификация механизмов, развивающихся в материалах, находящихся в условиях трибоконтакта
2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Задачи исследований
2.2. Выбор материалов и схем нагружения
2.3. Оборудование и методика эксперимента
3. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ АППАРАТНОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ НАГРУЖЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
3.1. Оптико-телевизионный метод высокого разрешения для построения полей векторов перемещений и компонент тензора дисторсии
3.2. Разработка и исследование алгоритмов обработки изображений поверхности для оценки деформации твердых

3.3. Верификация метода оценки деформации твердых тел, основанного на построении полей векторов перемещений участков поверхности
3.4. Применение вейвлет-анализа изображений поверхности для изучения процессов пластической деформации и разрушения на мезомасштабном уровне
3.5. Применение Фурье спектрального анализа изображений поверхности для изучения процессов усталостного разрушения на мезомасштабном уровне
3.6. Разработка адаптивного алгоритма оценки информативности динамических признаков для обработки и анализа изображений
3.7. Выводы к главе
4. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ ПРИ АКТИВНОМ РАСТЯЖЕНИИ МАТЕРИАЛОВ С ПОКРЫТИЯМИ
4.1. Формирование «встречных вихрей» и зарождение трещин на внутренней границе раздела
4.2. Роль геометрии границы раздела
4.3. Влияние разупрочненного подслоя и градиентной структуры покрытия
4.4. Роль пластичности покрытия и адгезионной прочности
4.5. Выводы к главе
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ ПРИ СЖАТИИ МАТЕРИАЛОВ С ПОКРЫТИЯМИ
5.1. Особенности развития деформации в поверхностных слоях интерметаллического сплаве №бзА137 (Ит 3490)
5.2. Влияние пористости покрытия
5.3. Роль переходного слоя и геометрии границы раздела

5.4. Влияние толщины поверхностного упрочненного слоя
5.5. Выводы к главе 5
6. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ
И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
6.1. Критерий усталостного предразрушения
6.2. Влияние пластичности покрытия на зарождение и рост
усталостной трещины
6.3. Диагностика усталостного разрушения методом свободных
колебаний
6.4. Выводы к главе 6
7. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ
И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ ПРИ ТРЕНИИ И ИЗНАШИВАНИИ МАТЕРИАЛОВ С ПОКРЫТИЯМИ
7.1. Изнашивание ионно—имплантированных образцов
7.2. Изнашивание высокопрочных ионно-азотированных образцов
7.3. Изнашивание NiCrBSi-покрытий различной толщины
7.4. Выводы к главе 7
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Акт использования результатов в ИФПМ СО РАН
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Акт использования результатов в РосМЦ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Акт внедрения в учебный процесс ТПУ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Оптико-телевизионная измерительная система
TOMSC на базе испытательной машины ИМАШ-2078
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Устройство записи изображений для растрового
электронного микроскопа TESLA BS300
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Установка для испытаний на циклический изгиб . 506 ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Установка для диагностики усталостного
разрушения методом свободных колебаний
1.4. Структурные уровни развития пластической деформации и разрушения в условиях приложения циклических нагрузок.
Материалы без покрытия Микромасштабный уровень
Усталостные явления и их механизмы [87, 88] принято разделять на процессы пластической деформации материала и процессы собственно разрушения (нарушение сплошности материала, образование поверхности трещины).
Первичными при усталостном разрушении металлических материалов являются процессы пластической деформации [89-91]. В результате экспериментальных исследований пластической деформации при усталостном разрушении на микроуровне было установлено, что при тех или иных условиях переменного нагружения формируются различные типы дислокационной структуры (полосовые, ячеистые и др.), которые характеризуются определенными пространственными параметрами (периодичность полос, размер ячеек и т.д.) [88, 92, 93]. При исследованиях процессов пластической деформации при усталостном разрушении изучают движение дислокаций в условиях искажений кристаллической решетки за счет присутствия примесных атомов, вакансий, а также высокой плотности самих дислокаций. Большое внимание уделяется изучению взаимодействия дислокаций с другими неоднородностями структуры материала, какими являются границы зерен и субзерен, границы фазовых составляющих, границы раздела сред, поверхности внутренних несплошностей. Данные закономерности эволюции дислокационных структур при усталостном разрушении подробно изучены на примере различных металлов в [94-102].
Вторичными при усталостном разрушении металлических материалов являются процессы разрушения, т.е. нарушение сплошности материала и образование поверхности трещины [103]. Закономерности зарождения усталостных трещин в различных металлах в процессе экспериментального исследования процессов разрушения на микроуровне, их взаимосвязь со