Рассмотрен метод механических испытаний твердых тел на нанотвердость. Приведена методика Оливера и Фара нахождения нанотвердости по глубине отпечатка при максимальной нагрузке на индентор и методика нахождения среднего контактного давления для всех точек данных диаграммы нагружения индентора Берковича. Показаны возможности метода наноиндентирования для испытания тонких пленок, исследования механизмов пластической деформации материалов, влияния высокого давления на вещество и механического поведения нанообъемов материалов.

Предложен новый расчетный метод оценки универсальной и истинной микротвердости материалов.

Предложены формулы для расчета универсальной и истинной нанотвердости, по которым предлагается оценивать твердость поверхностных слоев деталей машин толщиной до 200 нм.

Рассмотрены особенности определения универсальной и истинной нанотвердости для типичных представителей различных классов материалов. Проанализированы F-h-диаграммы для всех исследуемых материалов.

Предложен расчетный метод определения универсальной и истинной твёрдости материалов, показана её зависимость от геометрической формы индентора, величины и характера прилагаемой нагрузки. Выявлены условия индентирования с реализацией размерного эффекта. Рекомендовано для идентификации материалов по твердости реальных значений рассчитывать не универсальную, а истинную твердость.

Описана современная компьютерная технология, которая увеличивает точность определения микротвердости, так как позволяет измерять величину диагонали отпечатка с наноточностью.

Проанализированы история, современные достижения методов определения твердости и на их основании предложены перспективы развития твердометрии.

Проведены сравнительные испытания по определению твердости по методам, предложенным ISO 14577 и ХНАДУ, в диапазоне нано- и микроиндентирования. Установлен более монотонный характер изменения значений нано- и микротвердости, расчитанных по методу ХНАДУ, в отличие от скачкообразного характера изменения кривых по методу Оливера и Фарра.

Розглянуто хід розвитку методів визначення твердості та зазначено перспективи розвитку твердометрії.

Предложен расчетный способ определения микро- и нанотвердости по кривым индентирования. Для более корректной характеристики сопротивления материала индентированию рекомендовано рассчитывать объемную твердость.

Сравнены способы определения твердости тонких покрытий методами микротвердости и непрерывного индентирования трехгранной пирамидой Берковича.

Диаграмма внедрения, регистрируемая при индентировании, представлена в виде квадратичной функции с началом координат, смещенным по оси абсцисс влево. Этим моделируется плавность внедрения индентора при его начальном контакте с поверхностью. Регистрируемая глубина внедрения увеличивается на величину смещения. Использование квадратичной функции и скорректированной глубины внедрения обеспечивает постоянство значений твердости при различных нагрузках.

Предложен ряд теоретических моделей твердости. Термодинамическая модель твердости, основанная на корреляции между твердостью и термодинамическими свойствами твердых тел, дает возможность спрогнозировать твердость известных или гипотетических твердых тел, исходя из данных по энергии Гиббса атомизации элементов, которые косвенно определяют энергетические характеристики химических связей. При этом единственной необходимой структурной характеристикой является координационное число атомов в решетке. В рамках данного подхода рассчитана твердость известных и гипотетических модификаций элементарного бора и ряда соединений на его основе. Термодинамическая интерпретация энергетических характеристик химических связей позволяет рассчитать твердость фаз как функцию их термодинамических параметров. Соответствие между экспериментальными и расчетными значениями твердости по Виккерсу исследовано не только для стехиометрических соединений при комнатной температуре, но и для температурной и концентрационной зависимостей твердости.

Рассмотрено современное состояние различных теоретических подходов к прогнозированию твердости материалов. Показано, что простая эмпирическая корреляция с модулем сдвига обычно дает очень хорошую оценку твердости по Виккерсу. Разработанные полуэмпирические модели, основанные исключительно на прочности химических связей, являются теоретически неполными. Расчеты из первых принципов идеального напряжения и прочности на сдвиг представляют собой наиболее надежный и теоретически обоснованный подход для сравнения теоретических прогнозов с экспериментальными результатами.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж306.26

Рубрики:

Твердість матеріалів

Шифр НБУВ: Ж14159 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Дослідження на мікротвердість металів як найбільш поширене і високопродуктивне неруйнівне випробування, є точним і надійним методом фізико-хімічного аналізу матеріалів. Мікротвердість може виступати як засіб контролю якості механічних властивостей матеріалів і надавати інформацію про анізотропію механічних властивостей, відображати різницю енергії міжатомних зв'язків з різних кристалографічних площин і напрямів, і є достатньо чутливою до різних чинників, пов'язаних з енергією кристалічної решітки і періодичністю зміни атомного номера елемента, як і модуль пружності, температура плавлення.

Разработан новый подход к классификации методов определения твердости материалов, основанный на величине показателя степени глубины внедрения индентора в расчетной формуле.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж306.26

Рубрики:

Твердість матеріалів

Шифр НБУВ: Ж14159 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Исследованы зависимости восстановленной и невосстановленной объемной нанотвердости материалов, измеряемой индентором Берковича, от нагрузки.

Сравнены различные методы анализа кривых индентирования: Оливера и Фарра, среднего контактного давления и "поверхностной нанотвердости".