Исследование время-зависимых механических свойств твердых тел в субмикрообъемах методом динамического микро- и наноиндентирования

• Автор: Коренков, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 150 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Современные представления о реальных быстропротекающих наноконтактных процессах

1.2. Методы исследования наноконтактного взаимодействия

1.2.1. Зондовая сканирующая микроскопия

1.2.2. Наноиндентирование

1.2.3. Динамические методы

1.3. Информативные возможности наноиндентирования

1.4. Физические основы метода индентирования

1.4.1. Формирование пятна контакта

1.4.2. Масштабный размерный эффект
1.4.3. Время-зависимые свойства твердости
1.4.4. Физические процессы, индуцируемые под индентором
1.5. Экспериментальная техника динамического и квазистатического
индентирования
1.6. Постановка целей и задач исследования
Глава 2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Компьютеризированный наноиндентометр для динамических измерений твердости в микро- и нанометровом масштабе
2.1.1. Конструкция и принцип действия
2.1.2. Интерфейс и программное обеспечение
2.1.3. Калибровка наноиндентометра
2.1.4. Источники погрешности измерений и их оценка
2.2. Методика измерений время-зависимых свойств материалов

2.3. Выбор и приготовление образцов, контроль состояния поверхности
2.4. Выводы
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВРЕМЯ-ЗАВИСИМЫХ СВОЙСТВ ТВЕРДОСТИ
ПРИ МИКРО- И НАНОКОНТАКТНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ
3.1. Кинетика и термоактивационный анализ быстрой стадии внедрения индентора при
импульсном нагружении
3.2. Зависимость твердости циркониевых керамик от скорости относительной деформации
3.3. Соотношение масштабного и временного факторов в твердости керамик на
основе Zr
3.4. Выводы
Глава 4. КИНЕТИКА ПОЛИМОРФНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ЦИРКОНИЕВЫХ
КЕРАМИКАХ, ИНДУЦИРУЕМЫХ КОНТАКТНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ПОД
ИНДЕНТОРОМ
4.1. Идентификация мартенситного превращения, локализованного в субмикрообъеме
методом наноиндентирования
4.2. Кинетика мартенситных превращений при наноиндентировании циркониевых керамик
4.3. Влияние твердости и размеров зерна на кинетику мартенситных превращений.
4.4. Выводы
Глава 5. УПРОЧНЕНИЕ И РАЗУПРОЧНЕНИЕ ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ
ЦИРКОНИЕВЫХ КЕРАМИК ПРИ МНОГОЦИКЛОВОМ
НАНОИНДЕНТИРОВАНИИ
5.1. Изменение механических СВОЙСТВ приповерхностных слоев ZЮ2 при многоцикловом индентировании

дефектов. Даже АСМ в режиме сканирования не способна пока различать, образуются ли точечные дефекты при формировании пятна контакта [15]. В [91] была предпринята попытка оценить вклад дислокационной пластичности в полную энергию пластической деформации Шр при индентировании керамик ЪсОт,- Результаты расчетов показали, что даже при плотности дислокаций 1016 м"2 вклад дислокационной пластичности в 1¥р не превосходит 10%. По мнению У.Оливера и Г.Фэйрра [162] для пластичности в нанометровом диапазоне глубин наиболее вероятны именно недислокационные механизмы. Моделирование методом молекулярной динамики [30, 163, 168, 169] показывает, что решающую роль в этом может играть образование и движение точечных дефектов. Косвенно в пользу этого свидетельствует тот факт, что изхменение твердости с глубиной происходит в два этапа -быстрое спадание при малых глубинах отпечатка (до 200% по твердости при погружении на 10-15% от максимальной глубины отпечатка по данным [164, 165]) и медленное приближение к стационарному значению твердости - с дальнейшим увеличением к. Представляется вполне возможным, что на быстрой стадии доминирующую роль в формировании пластичности играют точечные дефекты, а на медленной стадии - генерация и движение дислокаций. По некоторым оценкам, роль точечных дефектов представляется первичной, определяющей энергетику процесса микровдавливания вообще [166], или, по крайней мере, его начальной стадии [56, 58, 167]. В свою очередь, образование точечных дефектов в пятне контакта должно заметно влиять на силы трения в реальных наноконтактных процессах [7, 168].
1.4.2. Масштабный размерный эффект
В первом приближении зависимость всех параметров, характеризующих процесс погружения индентора в материал, можно представить в виде степенных функций вида кп, где п ~ 1 для линейных размеров и скорости относительной деформации, п ~ 2 для