Экспериментальное выявление вязкости микроразрушения в центральных и граничных участках тонких хрупких образцов при нагружении на подложке пирамидкой виккерса

DOI: 10.34759/vst-2019-4-230-239

Авторы

Ушаков И. В.^*, Симонов Ю. В.^**

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Ленинский проспект, 4, Москва, 119991, Россия

*e-mail: ushakoviv@mail.ru
**e-mail: MAK.101@yandex.ru

Аннотация

Экспериментально определены закономерности деформирования и разрушения твёрдых и тонких образцов нанокристаллического материала (Co_71,66Si_17,09B_4,73Fe_3,38Cr_3,14) при нагружении пирамидкой Виккерса на подложке. Установлено существование оптимальной нагрузки, при которой вероятность образования симметричных мик­рокартин разрушения максимальна. Статистический анализ таких микрокартин, а также расстояний между па­раллельными трещинами позволяет найти вязкость микроразрушения. Установлена зависимость симметрии микрокартин разрушения от величины нагрузки и расстояния до границы образца. Определены режимы меха­нических испытаний, при выполнении которых удаётся получить симметричные системы микротрещин, пригодные для определения вязкости микроразрушения. Разработаны алгоритмы, позволяющие определять оптимальную нагрузку на индентор и допустимое расстояние до границы образца.

Ключевые слова:

микроиндентирование, композиты, вязкость микроразрушения, механические испытания, микротрещины, покрытия

Библиографический список

1. Климов В.Г. Применение лазерной импульсной на­плавки при разработке технологии восстановления рабочих лопаток турбины газотурбинного двигателя // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 1. С. 170-179.

2. Duradji V.N., Kaputkin D.E. Metal Surface Treatment in Electrolyte Plasma during Anodic Process // Journal of The Electrochemical Society. 2016. Vol. 163. No. 3, pp. E43-E48. DOI: 10.1149/2.0011603jes

3. Бабин С.В., Фурсов A.A., Егоров E.H. Исследование влияния плазменно-напыленного промежуточного слоя на адгезионную прочность соединения стек­лопластик-металл // Вестник Московского авиа­ционного института. 2017. Т. 24. № 3. С. 195-201.

4. Гравин A.A., Симагин Д.Н., Литовка Ю.В., Дьяков И.А. Технология получения оксидных покрытий из электролитов с добавками наноуглеродных матери­алов // Автомобильная промышленность. 2015. № 5. С. 28-30.

5. Махутов H.A., Москвичев В.В., Морозов Е.М., Голь­дштейн Р.В. Унификация методов испытаний кон­струкционных материалов на трещиностойкость. История проблемы и формирование нормативной базы // Заводская лаборатория. Диагностика мате­риалов. 2017. Т. 83. № 10. С. 41-54. DOI: 10.26896/1028-6861-2017-83-41-54

6. Чжо А.Л., Aртемьев A.В., Рабинский Л.Н., Aфанасьев A..В., Семенов H.A., Соляев Ю.О. Идентификация свойств монослоя в углепластике с наномодифици­рованной матрицей // Вестник Московского авиа­ционного института. 2017. Т. 24. № 2. С. 197-208.

7. Махутов H.A. Механические испытания в пробле­мах машиноведения и машиностроения // Завод­ская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 10. С. 38-44.

8. Чухлебов Р.В., Лошкарев A.H., Сидоренко A.C., Дмит­риев В.Г. Экспериментальное исследование вибра­ции конструкции авиационного изделия при дей­ствии полетных нагрузок // Вестник Московского авиационного института. 2017. Т. 24. № 3. С. 51-59.

9. Столяров В.В. Механические испытания на растя­жение наноструктурных материалов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74. № 1. С. 54-57.

10. Jönsson B., Hogmark S. Hardness measurements of thin films // Thin Solid Films. 1984. Vol. 114. No. 3, pp. 257-269. DOI: 10.1016/0040-6090(84)90123-8

11. Трунов М.Л., Биланич В. С., Дуб С.Н. Исследование времязависимого механического поведения матери­алов при испытаниях на нанотвердость / / Журнал технической физики. 2007. Т. 77. № 10. С. 50-57.

12. Глинер Р.Е., Дубинский В.Н., Катюхин Е.Б., Прянич­ников В.А., Шабин A.В. Инновационные механичес­кие испытания металла, подвергаемого технологи­ческому деформированию и термической обработ­ке: Монография. – Нижний Новгород: Нижего­родский государственный технический универси­тет им. Р.Е. Алексеева, 2016. – 123 с.

13. Aдамов A.A., Лаптев М.Ю., Горшкова Е.Г. Анализ отечественной и зарубежной нормативной базы по механическим испытаниям полимерных компози­ционных материалов // Конструкции из компози­ционных материалов. 2012. № 3. С. 72–77.

14. Гольдштейн Р.В., Ченцов А.В., Кадушников Р.М., Штуркин Н.А. Методы и метрологическое обеспе­чение механических испытаний нано- и микромас­штабных объектов, материалов и изделий нанотех­нологий // Российские Нанотехнологии. 2008. Т. 3. № 1-2. С. 114-124.

15. Лахов В.М., Кривов А. С., Александров В. С. Какими будут механические измерения и испытания в XXI веке // Приборы. 2008. №. 7(97). С. 2-11.

16. Ушаков И.В., Федоров В.А., Судакова Л.И. Дефор­мирование и разрушение металлического стекла при индентировании на подложках // Вестник Там­бовского государственного университета. Есте­ственные и технические науки. 2000. Т. 5. Вып. 2-3. С. 384-386.

17. Ushakov I.V. Method of mechanical testing of laser treated metallic glass by indenters with different geometry // Proceedings of SPIE. The International Society for Optical Engineering. 2007. Vol. 6597, p. 659–714. DOI: 10.1117/12.726773.

18. Ушаков И.В., Поликарпов В.М. Испытания тонких лент металлического стекла инденторами различ­ной геометрической формы // Заводская лаборато­рия. Диагностика материалов. 2007. Т. 73. № 2. С. 68-71.

19. Ушаков И.В., Сафронов И. С. Способ определения пластических характеристик пленок многокомпо­нентных аморфно-нанокристаллических металли­ческих сплавов. Патент RU 2494039 C1. Бюл. № 27, 27.09.2013.

20. Ушаков И.В., Батомункуев А.Ю. Способ определе­ния коэффициента вязкости микроразрушения тонких пленок из многокомпонентных аморфно­нанокристаллических металлических сплавов (ва­рианты). Патент RU 2561788 C1. Бюл. № 25, 10.09.2015.

Скачать статью