Исследование физико-механических свойств материалов методом кинетического индентирования с использованием автоматизированного комплекса

• Автор: Калмакова, Анастасия Викторовна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 224 с. : ил.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА 1. АНАДИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕ- 10 ЛЕНИЯ ТВЕРДОСТИ МАТЕРИАЛОВ

1.1. Статические методы определения твердости и приборы

1.2. Динамические методы определения твердости и приборы

1.3. Специальные методы определения твердости и приборы

1.3.1. Электрические и магнитные методы

1.3.2. Контактно-ультразвуковой метод (UCI) и приборы

1.3.3. Метод наблюдения через индентор (TIV) и приборы

1.4. Метод кинетического индентирования (DSI)

1.4.1. Приборы для исследования материалов методом DSI

Выводы
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Материалы для исследования
2.2. Методы металлографических и рентгенофазовых исследований
2.3. Характеристика выбранных материалов
Выводы
ГЛАВА 3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕ
ДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ КИНЕТИЧЕСКОГО ИНДЕНТИРОВАНИЯ
3.1. Диаграмма вдавливания “нагрузка на индентор Р - глубина от
печатка h - время t” ;
3.2. Разработка автоматизированного комплекса для получения 69 трехпараметрической зависимости P-h-t
3.3. Описание программы для исследования материалов методом 109 кинетического индентирования.

3.4. Методика расчета физико-механических свойств материалов 119 методом кинетического индентирования на основе двух и трехмерного анализа
3.4.1. Получение данных с каналов Р, Ь, 1
3.4.2. Использование сглаживания графиков
3.4.3. Расчет невосстановленной твердости Ну[1
3.4.4. Расчет модуля Юнга Е
3.4.5. Анализ скорости внедрения индентора в материал Д1з(Х)
3.4.6. Влияние скорости деформации на твердость
3.4.7. Расчет активационного объема Уа
3.4.8. Оценкагистерезисных потерь
3.4.9. Расчет коэффициента вариации твердости У(Ь)
3.5. Использование поликристалла меди в качестве эталонного ма- 128 териала при кинетическом индентировании
Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ВЯЗКОСТИ РАЗ
РУШЕНИЯ ВОДОРОДАККУМУЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Введение в проблемы разрушения и трещиностойкости
4.2. Обоснование показателя трещиностойкости
4.3. Экспериментальная тарировка методики
4.4. Изучение микротвердости кермета АЬ20з-АЕ, полученного ре- 159 акционным спеканием алюминия
Выводы
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
5 - истинное (нормальное) напряжение при растяжении <т - условное напряжение при растяжении е - относительное удлинение 8 - относительное удлинение Ч* - относительное сужение образца при растяжении
Н - микротвердость, измеренная пирамидой Виккерса по площади восстановленного (разгруженного) пластического отпечатка (восстановленная микротвердость)
к, АН - глубина отпечатка, высота валика выдавленного материала (навала) НУ, НМ, НВ, НК, Нл - твердости соответственно по Виккерсу, Мейеру, Бринеллю, Кнуппу, Берковичу
Ни - микротвердость, измеренная пирамидой Виккерса по глубине Ь невос-становленнонго отпечатка (невосстановленная микротвердость).
НУи, НМь НВи, НК)г, Ндн - невосстановленные твердости, измеренные по глубине отпечатка под нагрузкой
т, т* - степенной показатель при описании соответственно диаграмм твердости (разгружение) и растяжения п = 2 + т* - степенной показатель Мейера
Р, Ро, Р1 - нагрузки на индентор соответственно общая, предварительная, основная
сгА - временное сопротивление (условный предел прочности при растяжении)
<7Т - предел текучести
8, 8ь - деформация, равномерная деформация
Е* - приведенный (контактный) модуль упругости при вдавливании
Е - модуль упругости (Юнга)
Е, - модуль упругости индентора

На этой схеме индентор 4 в соединении с катушкой 7 образует инерционную массу, которая вызывает соответствующие динамические погрешности. В целом, эта отечественная схема прибора, реализующая режимы динамического нагружения, не уступает зарубежным аналогам.
Кроме того, приборы некоторых фирм для наноиндентирования позволяют также проводить исследования в режимах, свойственных атомносиловым микроскопам (АРМ) [84-87], что расширяет возможности физического исследования.
ВЫВОДЫ
Методология кинетического индентирования развивается в рамках решения следующих прикладных задач [46]: определение модуля Юнга; уточнение пластической деформации в отпечатке; определение механических свойств с использованием индентора Виккерса; измерение остаточных напряжений и поверхностного деформационного упрочнения; оценка вязкости разрушения и температуры вязко-хрупкого перехода; определение адгезии в случае покрытий и композиционных материалов; индентирование пористых материалов; исследование фазовых превращений под индентором, а также в ряде других специфических случаев. В отечественных исследованиях эта методология применена к анализу структуры [74, 75], оценке скоростного фактора [4, 65, 7] и величины гистерезиса [52-54, 4, 77].
Таким образом, метод кинетического индентирования является перспективным, информативным и интенсивно развивающимся. Автоматизация данного метода путем разработки аппаратных и программных средств позволяет не только упростить процедуру проведения эксперимента, но и повысить точность измеряемых характеристик путем использования методик автоматической калибровки измеряемых величин; автоматической настройки режимов испытания и обработки на ЭВМ результатов испытания с целью паспортизации исследуемых материалов.