CC BY
31
нические свойства твердых тел, можно ожидать, что при микро- и наноиндентировании характер и основные закономерности неустойчивого пластического течения будут иметь существенные отличия от проявлений эффекта ПЛШ в макроиспытаниях. В связи с этим возникает необходимость исследования поведения механических критических параметров, которые определяют область существования эффекта ПЛШ при микроиндентировании.
В качестве образцов использовался сплав А1-2,7%М§(-0,05%81-0,02%Ре), подверженный отжигу при температуре 450 °С в течение 2 часов с последующей закалкой в воде. Окончательная обработка поверхности проводилась вначале повторной механической, затем - электрополировкой.
В работе выявлена зависимость критических параметров: силового (Рс), геометрического (Лс) и временного (7С) от скорости нарастания силы (ц) и скорости
относительной деформации (6с) для А1-2,7 % М$ сплава при комнатной температуре (т - некоторая постоянная):
Рс=ц/(/иес), (1)
Лс= 1/(ткёс)1/2ц1/2, (2)
и= 1/(тёс). (3)
Показано, что для возникновения регулярной неустойчивой пластической деформации необходимо, чтобы значение скорости относительной деформации 6с было меньше 0,05 с-1.
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (гранты № 01-02-16573 и № 01-02-16641) и Министерства образования РФ, грант в области естественных наук (шифр Е00-3.4-123).
ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПОНЕНТ ВЯЗКО-ЭЛАСТИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ НАНОИНДЕНТОМЕТРИИ
© Р. И. Рябко, В. И. Иволгин
После снятия деформирующей нагрузки под влиянием внутренних напряжений и теплового движения совершается переход к термодинамически более равновесному состоянию. Наблюдение за ходом процесса может дать ценную информацию относительно кинетики и механизмов деформации материала, его структуры под индентором, а также величины и характера распределения внутренних напряжений.
Целью данной работы являлось систематическое исследование параметров вязкоупругого восстановления упруго-пластических отпечатков после кратковременного локального нагружения в твердых телах различной природы (ионных и ковалентных кристаллах, металлах и сплавах, полимерных материалах и керамике), выявление их скоростной чувствительности, а также исследование влияния на них масштабного фактора.
Все измерения проводились при температуре 296 К с использованием наноиндентометра с высоким пространственным и временным разрешением (до 1 нм и 50 мкс соответственно). В качестве индентора использовалась трехгранная алмазная пирамида Берковича. Зависимость нагрузки от времени имела вид треугольника. Для сохранения надежного контакта индентора с отпечатком после снятия основной нагрузки она не уменьшалась до нуля, а поддерживалась на уровне нескольких процентов от максимальной.
В качестве исследуемых материалов были выбраны ПММА, ЪгОг, ве, сплав Вуда (В150%РЬ25%8п12,5%Сс112,5%), А1, Си, сплав Роуза (В150%РЬ28%8п22%).
Измерены величины упругого Д/!е (произошедшего за время разгружения), вязко-эластического Д/»р (про-
изошедшего в течение 25 с после полного разгружения), а также полного ДЛГ восстановления для твердых тел различной природы. Получены зависимости компонент восстановления ДЛ*, А}гр, ДЛ от скорости нагружения. Обнаружено, что для всех исследованных материалов полное восстановление является чувствительным к скорости нарастания нагрузки (с изменением скорости нагружения от 2 мН/с до 1 Н/с А/» возрастает на величину, колеблющуюся в различных материалах от 15 до 40 %). В результате проведенных экспериментов по исследованию зависимостей ДЛ, Д/»е и ДЛР от максимальной глубины внедрения индентора была обнаружена также значительная чувствительность вышеперечисленных величин к масштабному фактору, особенно в области глубин 50 нм < И < 1 мкм.
Установлено, что при одинаковых условиях нагружения величины вязко-эластического и упругого восстановлений для всех исследованных твердых тел различны и потому могут рассматриваться как характерные параметры материала.
В условиях быстропротекающих наноконтактных взаимодействий вязко-эластическое восстановление сдеформированной поверхности может сыграть значительную роль в сопровождающих нановзаимодействия процессах, что побуждает к еще более полному и детальному исследованию данной проблемы.
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант № 01-02-16573) и Министерства образования Российской Федерации, грант в области естественных наук (шифр Е00-3.4-123).
