CC BY
20
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА КИНЕТИКУ ФОРМИРОВАНИЯ ОТПЕЧАТКА И ВЕЛИЧИНУ КОЭФФИЦИЕНТА СКОРОСТНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТВЕРДОСТИ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ НАНОИНДЕНТИРОВАНИИ ПММА
© А.И. Тюрин, В.В. Хлебников, М.А. Юнак
Одним из наиболее распространенных неразрушающим методом исследования механических свойств твердых тел в микро- и нанообъемах является метод микро- и наноиндентирования. При этом определяется достаточно большое количество различных физикомеханических характеристик материала, среди которых наиболее простой и доступной является микро- и нанотвердость. При этом величина твердости зависит от типа исследуемого материала, температуры, глубины отпечатка, времени индентирования, вида и скорости приложения нагрузки и многих других факторов.
В данной работе ставилась цель исследования влияния температуры на величину микро- и нанотвердости, а так же коэффициент скоростной чувствительности твердости полимера (ПММА).
Исследование осуществляли алмазной пирамидой Берковича на специально разработанной компьютеризированной установке по динамическому наноинден-тированию. Установка позволяет проводить динамическое микро- и наноиндентирование с варьированием длительности, величины и формы прикладываемого импульса нагрузки, и имеет разрешение по смещению -1 нм, по силе - 0,4 мН, по времени - до 50 мкс. Нагружение осуществляли импульсом силы треугольной формы с варьируемой амплитудой (Ятах ^ 20 мН) и длительностью фронта (в диапазоне времен х = 10 мс -300 с) обеспечивал эквивалентные условия испытания при различных средних скоростях относительных деформаций е » иlh ~ 1/т. Отношение мгновенного значения величины действующей силы P,i к соответствующей площади пластического отпечатка Ас принимали за динамическую твердость = PJAC.
Здесь
Ас = 24,5йс2 - 100 К + 130000 1гст - 20000 Ист +
+ 100000 Нст - 350000 Ас 1/16 + 120000 /гс1/32 -
- 120000 /гс1/64 + 90000 /гс1Л28,
кс - глубина пластического отпечатка соответствующая заданному значению величины приложенной силы -р*
Коэффициент скоростной чувствительности твердости определяли по наклону зависимостей динамической твердости от скорости относительной деформации материала под индентором при постоянной нагрузке, построенной в двойных логарифмических координатах. Показано, что коэффициент скоростной чувствительности твердости в интервале скоростей относительной деформации от 10 2 до 102 с 1 при комнатной температуре составляет величину т = 0,09 ± ± 0,01. С увеличением температуры проведения испытания от комнатной до Т = 116 °С, глубина отпечатка возрастает, твердость падает примерно на порядок величины, а коэффициент скоростной чувствительности возрастает.
Таким образом, для исследованного материала в достаточно широком интервале температур (от комнатной до Т = 116 °С) и скоростей относительной деформации (от 10“2 до 102 с-1) определена кинетика формирования отпечатка, величина динамической твердости и коэффициенты скоростной чувствительности.
БЛАГОДАРНОСТИ: Работа выполнена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных Исследований (грант № 01-02-16573) и Министерства образования РФ (грант № ЕОО-3.4-123).
