Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

Тюрин А.И., Юнак М.А.
Микроиндентирование - один из распространенных методов неразрушающего анализа механических свойств твердых тел. Несмотря на большие достижения в области индентирования (новые методики, аппаратура и полученные качественно новые результаты), ряд вопросов, касающихся поведения материала при внедрении в него жесткого индентора, остается открытым. Один из таких вопросов заключается в том, куда преимущественно перемещается материал при действии высоких локальных напряжений - внутрь деформированного материала, или же материал вытесняется на поверхность вблизи зоны контакта. Исследование данного вопроса имеет большое значение для практики, а также для понимания микромеханизмов локальной деформации при высоких скоростях относительной деформации.

Имеющиеся в литературе данные относительно числовых значений доли материала, вытесненного из-под индентора, достаточно противоречивы и не учитывают скоростной зависимости деформации материала при индентировании.

Таким образом, цель работы заключалась в следовании поведения материала (уплотняется или разупрочняется) в зоне укола при различных скоростях относительной деформации, т.е. куда преимущественно перемещается материал из-под индентора: - в направлении внедрения или к свободной поверхности (образуя так называемые "навалы" около отпечатка).

В работе исследовалась зависимость доли материала, вытесненного из отпечатка в навал, от скорости относительной деформации, а также проводилось сравнение скоростных зависимостей доли материала вытесненного в навал от типа исследованного материала.

В качестве исследуемых были выбраны материалы, у которых при индентировании "навалы" заведомо образуются (LiF и NaCl).

Отпечатки наносились алмазной пирамидой Берковича под действием треугольного, симметричного импульса нагрузки постоянной амплитуды и варьируемой длительности фронта нагружения от 10 мс до 100 с. Это обеспечивало эквивалентные условия испытания в диапазоне скоростей относительной деформации от 10-2 до 102 с-1. Измерение объема материала, вытесненного в "навал", производилось с помощью микроинтерферометра по измерению искривления линий интерференционных полос (см., рис.1).

Рисунок 1. Интерференционная картина поверхности после индентирования LiF

Показано, что для кристаллов LiF в диапазоне от 10-2 до 10-1 с-1 доля объема материала, вытесненного в навал, остается постоянной и составляет 35% от объема отпечатка, а в интервале от 10-1 до 102 с-1 убывает от 35% до 10-11%. Для NaCl в диапазоне индентирования от 10-2 до 10-1 с-1 доля объема материала, вытесненного в навал, составляет 28% от объема отпечатка, а в интервале от 20 до 102 с-1 убывает до 22-23%.

Таким образом, в работе показано, что для исследуемых материалов, происходит преимущественное уплотнение материала под индентором; т.е. большая доля материала перемещается в объем образца, а не к его поверхности.

При этом доля материала, вытесненного в навал, зависит от скорости относительной деформации и типа материала.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 01-02-16573) и МО РФ, грант в области естественных наук (шифр E02-3.4-263).