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 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.

Предложен новый расчетный метод оценки универсальной и истинной микротвердости материалов.

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

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

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.

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.

Предложена характеристика деформационных свойств пластичных материалов - функция твердости, показывающая зависимость давлений сопротивления внедрению индентора от времени деформирования.

Предложен единый подход и формулы для определения поверхностной, проекционной и объемной твердости материалов в макро-, микро- и нанодиапазонах. Показаны достоинства разработанных расчетных методов оценки твердости.

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

Кратко рассмотрены процессы, сопутствующие внедрению индентора в упругопластическое тело при испытаниях материалов на твердость. Проанализированы причины, способствующие снижению достоверности получаемых результатов, в том числе трения контактирующих поверхностей. Предложен способ оценки эффективности применения различных смазочных материалов для соответствующего приборного обеспечения. Обсуждены полученные экспериментальные результаты и некоторые концепции по повышению достоверности метода твердости.

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

Проведен сравнительный анализ известных методик определения твердости по Бринеллю методом инструментированного индентирования. Показаны достоинства предлагаемой методики Института проблем прочности.

Разработан метод поверхностной и объемной нано-, микро- и макротвердости, которая определяется по глубине внедрения пирамиды Берковича расчетным методом по формулам для всего интервала нагрузок. В процессе непрерывного индентирования фиксируется перемещение индентора и нагрузка. На основе измерений этих параметров получают кривые индентирования. Представлена методика обработки кривых индентирования и расчета среднего значения поверхностной и объемной нано-, микро- и макротвердости материалов. Предложенная методика позволяет повысить точность определения 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