Фазовые превращения в субмикрообъемах твердых тел при циклическом микро- и наноиндентировании

• Автор: Коренкова, Наталия Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 145 с.

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю профессору Головину Ю.И. за его терпение и поддержку, стремление отдать все лучшее; своему идейному вдохновителю и учителю Коренкову В.В.; своим первым наставникам Тюрину А.И. и Иволгину В.И. за доброжелательность и помощь в работе, а также всем сотрудникам кафедры теоретической и экспериментальной физики за проявленный интерес к работе и плодотворные обсуждения.
Особая благодарность Фарберу Б.Я. (Zircoa Corporation, Cleveland, USA), доктору Б.Вольфу (Дрезденский университет, Германия), Акчурину M.LLI. (ИК РАН), Шмураку С.З. (ИФТТ РАН) и Мейснер JI.J1. (Томский Институт физики прочности и материаловедения СО РАН) за изготовленные и предоставленные образцы для исследований, а также Дубу С.Н. (Институт сверхтвердых материалов НАНУ, г. Киев) за любезно предоставленную информацию, интерес к работе и плодотворное творческое обсуждение.

ОГЛАВЛЕНИЕ сгр.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Современные представления о реальных быстропротекающих наноконтактных

процессах

1.2. Фазовые переходы в твердых телах

1.2.1. Классификация фазовых превращений

1.2.2. Фазовые переходы, индуцируемые высоким давлением

1.2.3. Кинетика фазовых превращений под давлением

1.3. Наноиндентирование - метод исследования структурных превращений в
субмикрообъемах при быстротечном контактном взаимодействии твердых тел
1.3.1. Определение механических свойств материалов при наноиндентировании
1.3.2. Динамические аспекты наноиндентирования
1.3.3. Фазовые переходы, индуцируемые высоким контактным давлением под
индентором
1.4. Постановка целей и задач исследования
Глава 2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Компьютеризированный наноиндентометр для динамических измерений твердости в
микро- и наномстровом масштабе
2.2. Источники погрешности измерений и их оценка
2.3. Методика многоцикловых испытаний при наноиндентировании
2.4. Выбор и приготовление образцов, контроль состояния поверхности
2.5. Выводы
Глава 3. АНАЛИЗ ОТКЛИКА МАТЕРИАЛА НА МНОГОЦИКЛОВОЕ КОНТАКТНОЕ
НАГРУЖЕНИЕ
3.1. Гистерезисные явления при многоцикловом контактном нагружении

3.2. Факторы, обуславливающие гистерезис при многоцикловых испытаниях
3.3. Выводы
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИМОРФНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ, ИНДУЦИРУЕМЫХ
МЕХАНИЧЕСКИМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ В ТОНКОМ ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ПОД ИНДЕНТОРОМ
4.1. Идентификация фазовых превращений, локализованных в субмикрообъеме
4.2. Исследование фаз высокого давления в субмикрообъемах СаБг и РЬУО.(
4.3. Формирование нанокристаллической фазы под индентором при пластическом течении
квазикристалла У-М§-гп
4.4. Выводы
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОБРАТИМЫХ И ТЕРМОУПРУГИХ МАРТЕНСИТНЫХ
ПРЕВРАЩЕНИЙ В СУБМИКРООБЪЕМАХ
5.1. Кинетика мартенситных превращений в циркониевых керамиках
5.2. Мартенситные превращения в приповерхностном слое ТЕД
5.3. Влияние модификации поверхностного слоя методом ионной имплантации на кинетику фазовых превращений в ТЕЛ
5.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА

Еще одна проблема метода Оливера-Фарра заключается в аппроксимации разгрузочной ветви Р1 - диаграммы. Эксперимент показывает, что разгрузочную кривую невозможно описать линейным уравнением, но достаточно точным приближением является выражение
Р = в{к-Иг)" (10)
где Р - величина нагрузки, (Л - Нр) - упругое смещение индентора, В и т - материальные константы. Метод Оливера-Фарра дает для подавляющего большинства материалов значение константы т в диапазоне 1,25 - 1,51 [89]. В.Маркс и X.Балке [207] ограничили верхнюю границу т = 1,4 полагая, что на величину т оказывает существенное влияние количество точек разгрузочной кривой, используемых для аппроксимации. В тоже время М.Сакаи [103, 208, 209] показал, что уравнения для кривых нагружения (2) и разгрузки (10) должны иметь одинаковый показатель степени п = т = 2. По М.Сакаи, в основе различия между показателями степени в уравнениях, описывающих процессы нагружения и разгрузки, лежит не различие в физических механизмах этих процессов, а разные подходы к измерению смещения индентора I! тестах на нанотвердость. Все промышленные нанотестеры, в том числе и ЫапошбеЩег 11 Оливера-Фарра, измеряют смещение индентора относительно несущей рамы прибора, тогда как измерение смещения относительно непосредственно столика с образцом ведет к выполнению условия п = т = 2 [210]. Тем не менее, все исследователи отмечают, что современные модификации метода Оливера-Фарра не отвергают его, а только увеличивают достоверность, точность и воспроизводимость результатов тестирования, превращая наноиндентирование в самодостаточный метод определения механических свойств материалов [177, 203, 211].
1.3.2. Динамические аспекты наиошщентнрованпи
Малоизученным остается и вопрос о роли скорости деформирования в процессе формирования отпечатка [204]. Не случайно стандартный тест на твердость проводится в квазистационарных условиях нагружения в течение времени, достаточного для срабатывания всех релаксационных механизмов в материале (цикл нагружение - разгрузка при наноиндентировании длится обычно десятки или даже сотни секунд, а разрешающая