Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

Ефимченко В.С., Хлебников В.В., Тюрин А.И.
В процессе изготовления и эксплуатации многие материалы и изделия достаточно часто подвергаются кратковременному воздействию высоких локальных напряжений (соударение мелких частиц между собой в дезинтеграторах или с поверхностью транспортных средств, микроабразивный износ при сухом трении одного шероховатого тела по другому, механическая запись информации на носитель атомарно острыми иголками и т. д.).

Исследования поведения материалов в этих условиях затруднено малым объёмом деформированного материала (<1 мкм3 ), а также тем, что протекающие в них процессы весьма быстротечны и могут иметь высокие скорости относительной деформации ( до 104-106 с-1).

Таким образом нет причин ожидать, что отклик и поведение материала в столь экстремальных условиях будут хоть как-нибудь похожи на поведение при испытаниях макрообразцов квазистатическим одноосным сжатием или растяжением.

Для определения микромеханизмов пластической деформации в условиях действия высоких локальных напряжений необходимо знать наряду с кинетикой деформирования ещё и энергетические аспекты микро- и наноконтактной деформации.

Поэтому целью работы являлось установление зависимости удельной поглощенной энергии W от глубины пластического отпечатка hc и от скорости относительной деформации .

Индентирование осуществлялось алмазной пирамидой Берковича на специально разработанной установке по динамическому наноиндентированию с высоким временным (100 мкс) и пространственным (1нм) разрешением. Эксперимент проводился при комнатной температуре на кристаллах LiF и Ge импульсами силы прямоугольной и треугольной формы с варьируемой амплитудой (от 3 до 160мН) и длительностью (от 2мс до 100с) импульса нагрузки.

Были получены следующие результаты. Значения W на LiF остаются постоянными в интервале hc от единиц микрометров до 500нм и составляют величину порядка 2 нДж/мкм3, а в интервале от 500нм до 50нм резко вырастают до 47 нДж/мкм3. На Ge значения W составляют 5 нДж/мкм3 в интервале hc от 800нм до 400нм, а в интервале от 400нм до 100нм вырастают до 17 нДж/мкм3.

Исследовано влияние  на величину W показывают, что величина W остаётся постоянной (2 нДж/мкм3 для LiF) в интервале  (от 10-2 до 50 с-1), а в интервале  от 50 до 200 с-1 возрастает до 47 нДж/мкм3.

Для Ge во всём исследованном интервале  (от 10-2 до 102 с-1) величина W остаётся постоянной.

Таким образом, в работе определена зависимость W от пластической глубины и скорости относительной деформации на LiF и Ge.

Работа выполнена при поддержке РФФИ ( грант № 01-02-16573) и МО РФ грант в области естественных наук (шифр Е02-3.4-263).