Роль масштабного и временного факторов в формировании физико-механических свойств микро- и наноконтактов

• Автор: Хлебников, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Автор данной работы выражает благодарность своему научному руководителю профессору, д.ф.-м.н. Головину Ю.И. за всестороннюю поддержку, сделавшего все возможное для того, чтобы состоялась эта работа. Сотрудникам кафедры теоретической и экспериментальной физики Иволгину В.И., Коренкову В.В. и Тюрину А.И., оказавшим значительную помощь и поддержку на протяжении всего этапа выполнения работы. Всем сотрудникам кафедры теоретической и экспериментальной физики, за постоянную творческую и моральную поддержку, оказанную техническую помощь, а также за теплые дружеские отношения.
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Современные представления о микро- и напоконтактных взаимодействиях
1.2. Микромеханизмы пластической деформации при микро- и наноконтактном взаимодействии
1.3. Методы исследования микро- и наноконтактного взаимодействия
1.4. Влияние масштабного и скоростного факторов на микромеханизмы и характеристики
наноконтактного взаимодействия
1.4.1. Зависимость твердости от глубины пластического отпечатка при динамическом микро- и наноиндентировании
1.4.2. Влияние скорости относительной деформации на величину динамической твердости и микромеханизмы пластичности при динамическом микро- и наноиндентировании
1.5. Постановка целей и задач исследования
Глава 2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Методики измерений время-зависимых свойств материалов при микро- и нанокон-тактиом взаимодействии
2.1.1. Индентирование треугольным импульсом силы
2.1.2. Индентирование ступенчато - нарастающим импульсом силы
2.2. Описание и технические характеристики экспериментальной установки
2.3. Выбор и приготовление образцов, их краткая характеристика и контроль состояния поверхности
2.4. Выводы
Глава 3. ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ НАГРУЖЕНИЯ И УСИЛИЯ ВНЕДРЕНИЯ НА КИНЕТИКУ НАНОКОНТАКТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ВЕЛИЧИНУ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАНОТВЕРДОСТИ В РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ
3.1. Влияние скорости относительной деформации на кинетику наноконтактной деформации при воздействии треугольным и ступенчато - нарастающим импульсом нагрузки
3.2. Зависимость величины динамической твердости от скорости относительной деформации и размеров зоны пластической деформации
3.3. Влияние температуры на кинетику наноконтактной деформации и величину динамической нанотвердости при действии высоких локальных напряжений
3.4. Выводы
Глава 4. РАЗДЕЛЕНИЕ РОЛИ МАСШТАБНОГО, СКОРОСТНОГО И ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРОВ В ФОРМИРОВАНИИ ЧИСЛА ДИНАМИЧЕСКОЙ ТВЕРДОСТИ
4.1. Разделение вкладов масштабного и скоростного факторов в формирование числа динамической микро- и нанотвердости
4.2. Определение коэффициента скоростной чувствительности микро- и папотвердости и влияние на него прочностных свойств материалов
4.3. Влияние масштабного фактора и температуры на коэффициент скоростной чувствительности микро- и нанотвердости
4.4. Выводы
Глава 5. ВЛИЯНИЯ ХАРАКТЕРНЫХ РАЗМЕРОВ И СКОРОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ НА МИКРОМЕХАНИЗМЫ НАНОКОНТАКТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
5.1. Определение активационных параметров процессов массопереноса при различных видах наноконтактной деформации
ковым при индентировании любых материалов [183]. В целом, этот источник погрешности может существенно искажать реальную глубину отпечатка только при малых нагрузках (меньше 10 мН для жестких керамик), когда он и подлежит обязательному учету.
Упругий прогиб измерительной системы. Каким бы жестким не было соединение отдельных механических узлов прибора, упругий прогиб отдельных его элементов существует всегда. Особенно это относится к несущей раме, к которой крепятся все подвижные элементы наноиндентометра, в том числе и измерительные датчики. Прибор, на котором производились измерения, относится к наноиндентометрам с упруго-податливой измерительной системой, как и большинство коммерческих нанотестеров. Упругая податливость возникает из-за того, что неподвижные пластины датчика смещения крепятся на несущей раме конструкции, тогда как в «жестких» машинах они устанавливаются непосредственно на столике с образцом.
Острота кончика индентора. Используемое при расчете твердости соотношение А ~ he2 справедливо только для идеально острых инденторов. Все реальные инденторы имеют конечный радиус притупления вершины, обычно в пределах от 50 нм до 300 нм [183, 184] и даже более. Если это не учитывать, то при малых глубинах отпечатка расхождение между реальной и видимой глубиной погружения индентора может достигать десятков процентов [185]. Оценить остроту кончика индентора можно непосредственным измерением его проекции или профиля его отпечатка в пластичном материале методом электронной микроскопии [80]. Мы воспользовались другой методикой предложенной авторами работ [39, 106], в которой размер отпечатка непосредственно не измеряется. Сущность методики заключается в том, что изотропный материал (обычно используется плавленый кварц) индентпруется в широком диапазоне нагрузок для получения отпечатков глубиной от единиц до сотен нанометров. Далее контактная глубина отпечатка hc определяется экстраполяцией начального наклона разгрузочной кривой. Площадь контакта Ас