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

Тюрин А. И. , Поверинова Г. В.
Вязко-хрупкий переход имеет большое значений для надежности работы различных конструкций, сооружений, приборов и т.д. Обычно с падением температуры и ростом скорости нагружения большинство материалов имеют склонность к охрупчиванию, что представляет большую опасность во время эксплуатации оборудования.

Для исследования вязко-хрупкого перехода в микрообъеме без разрушения всего исследуемого образца обычно используется методика микроиндентирования. Когда о величине хрупкости судят по виду и размеру трещин появляющихся около отпечатка индентора. Это позволяет получить количественные значения вязкости разрушения (критического коэффициента интенсивности напряжений 1-го рода - К) различных высокопрочных и малопластичных материалов в условиях действия высоких локальных напряжений.

Цель данной работы была в установлении влияния скорости относительной деформации и величины нагрузки приложенной к индентору на коэффициент К.

Испытания были проведены на специально разработанном динамическом компьютеризированном нанотестере. Индентирование осуществляли пирамидой Берковича, в качестве обьекта исследования были выбраны Si и Ge. Исследуемый интервал относительной деформации έ составлял от 10-2 до 102 с-1.

Показано, что например в Si при комнатной температуре и глубине 830 нм трещины зарождаются в интервале скоростей относительной деформации от 10-2 до 2 с-1, а в интервале от 2 до 102 с-1 - трещины отсутствуют. Такая же зависимость наблюдается в Ge при глубине отпечатка h=840 нм в диапазоне έ от 10-2 до 0.5 с-1 - образуются трещины, в интервале от 0.5 до 102 - отсутствуют.

Наличие трещинообразования позволяет определять ряд величин, характеризующих прочностные характеристики материала при динамическом индентировании: трещиностойкость К (критический коэффициент интенсивности напряжений 1-го рода), параметр Палмквиста a (соотношение суммарной длины трещин к нагрузке), микрохрупкость g (отношение площади поврежденной зоны и отпечатка), поверхностную энергию разрушения W. При переходе от отпечатков с трещинами к отпечаткам без трещин К и Wp начинают достаточно резко возрастать, а a и g - стремятся к своим наименьшим значениям.

Таким образом в данной работе показано влияние скорости относительной деформации έ (в диапазоне от 10-2 до 102 с-1), величины действующей силы и глубины отпечатка на длину трещины, коэффициента трещиностойкости, параметр Палмквиста, микрохрупкость, поверхностную энергию разрушения.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 04-02-17198) и МО РФ грант в области естественных наук (шифр E02-3.4-263).