RU2725902C1 - Способ определения твердости композиционных гетерогенных материалов - Google Patents
Способ определения твердости композиционных гетерогенных материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725902C1 RU2725902C1 RU2019140373A RU2019140373A RU2725902C1 RU 2725902 C1 RU2725902 C1 RU 2725902C1 RU 2019140373 A RU2019140373 A RU 2019140373A RU 2019140373 A RU2019140373 A RU 2019140373A RU 2725902 C1 RU2725902 C1 RU 2725902C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microhardness
- structural components
- composite
- area
- base
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу определения твердости композиционных гетерогенных материалов, обеспечивающему возможность повышения точности определения усредненного оценочного значения микротвердости функциональных поверхностей материалов, выполняемых на основе модифицированной древесины. Сущность: осуществляют изготовление исследуемых образцов в форме тетраэдра, основание которого образуют диагонали трех смежных граней трапецеидальной призмы, боковые поверхности которой соответствуют радиальному, торцовому и тангенциальному срезам базовой древесной основы, в которую включаются оптимизирующие структурные составляющие - антифрикционные наполнители, твердые смазки, элементы повышенной упругости. Рабочая поверхность исследуемого образца выполняется в форме шлифа, на котором в процессе его подготовки обеспечивается получение четко различаемых границ раздела между отдельными структурными составляющими композиционного материала, после чего методами планиметрирования определяются площади шлифа структурных составляющих и рассчитываются их доли, занимаемые в пределах общей оценочной площади, а также измеряются показатели их микротвердости. Технический результат: возможность определения твердости гетерогенных композиционных материалов, а также коэффициента обобщенной структурной составляющей, обеспечение более точного определения обобщенной твердости композиционных гетерогенных материалов, выполненных на основе модифицированной древесины. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к способу определения твердости композиционных гетерогенных материалов, обеспечивающему возможность повышения точности определения усредненного оценочного значения микротвердости функциональных поверхностей материалов, выполняемых на основе модифицированной древесины.
Известен способ определения статической твердости модифицированной древесины, согласно которому определяют глубину отпечатка шарика при внедрении его в образец, измеренною после снятия нагрузки, и глубины частично восстановленного отпечатка шарика. При этом твердость определяют раздельно на поверхностях тангенциального, радиального и торцового разрезов образца древесины (ГОСТ 13338-86 «Древесина модифицированная. Метод определения твердости, временных упругой и остаточной деформаций»).
Недостатком способа является сложность получения сопоставимых данных вследствие отсутствия методологии получения обобщенного интегрированного показателя твердости, который мог бы характеризовать эффективность способов и режимов модификации древесины в части получения показателей твердости в различных направлениях внедрения индентора по отношению к годичным слоям, и в связи с этим снижение точности оценки свойств модифицированной древесины. Кроме того, процесс интегрирования оценки твердости является достаточно трудоемким.
Известен также способ определения статической твердости древесины, согласно которому исследуемый образец изготавливают в форме тетраэдра, основание которого образуют диагонали трех смежных граней трапецеидальной призмы, боковые поверхности которой соответствуют радиальному, торцовому и тангенциальному срезам древесины. Определяют глубину отпечатка индентора при внедрении его в образец, в плоскости замера под приложенной в заданном режиме нагрузкой и вычисляют обобщенный показатель твердости. В качестве плоскости измерения глубины отпечатка используют основание полученного тетраэдра (RU 2323428 C1 (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия") 27.04.2008).
Недостатком способа является сложность получения сопоставимых данных вследствие отсутствия методологии получения обобщенного интегрированного показателя твердости модифицированной древесины, который мог бы характеризовать эффективность способа и режима модификации, а также осуществлять учет показателей твердости отдельных модифицирующих фаз материала.
Задачей изобретения является обеспечение возможности получения усредненного показателя твердости отдельных фаз гетерогенных композиционных материалов, с учетом занимаемых ими доли поверхности структурных функциональных составляющих композита и матрицы материала.
В результате обеспечивается следующий технический результат - возможность определения твердости гетерогенных композиционных материалов, а также коэффициента обобщенной структурной составляющей. При этом обеспечивается более точное определение обобщенной твердости композиционных гетерогенных материалов, выполненных на основе модифицированной древесины.
Указанная задача достигается тем, что способ определения твердости композиционных гетерогенных материалов, выполненных на основе модифицированной древесины, включающий изготовление исследуемых образцов в форме тетраэдра, основание которого образуют диагонали трех смежных граней трапецеидальной призмы, боковые поверхности которой соответствуют радиальному, торцовому и тангенциальному срезам базовой древесной основы, в которую включаются оптимизирующие структурные составляющие, например антифрикционные наполнители, твердые смазки, элементы повышенной упругости и др., отличающийся тем, что рабочая поверхность исследуемого образца выполняется в форме шлифа, на котором в процессе его подготовки обеспечивается получение четко различаемых границ раздела между отдельными структурными составляющими композиционного материала, после чего методами планиметрирования определяются площади шлифа структурных составляющих и рассчитываются их доли, занимаемые в пределах общей оценочной площади (S 1 , S 2 , S i ), а также замеряются показатели их микротвердости (Н 1 , Н 2, H i ). Затем по формуле: , устанавливается усредненное оценочное значение микротвердости функциональной поверхности материала исследуемого образца, где i - количество структурных составляющих. Площадь зоны оценки микротвердости (Sоц) задается равной 80-100 мм2.
При этом определяется закономерность распределения микроствердости по глубине поверхностного слоя и коэффициент обобщенной структурной неоднородности (Kн) исследуемого материала по формуле Kн=, где H max - максимальное значение микротвердости; H min - минимальное значение микротвердости.
Предлагаемый способ включает изготовление исследуемых образцов в форме тетраэдра (рисунок), основание (1) которого образуют диагонали трех смежных граней трапецеидальной призмы, боковые поверхности которой соответствуют радиальному 2, торцовому 3 и тангенциальному 4 срезам базовой древесной основы, в которую включаются оптимизирующие структурные составляющие 5, например, антифрикционные наполнители, твердые смазки, элементы повышенной упругости и др.
Основание 1 является рабочей поверхностью исследуемого образца и выполняется в форме шлифа, на котором в процессе его подготовки обеспечивается получение достаточно четко различаемых границ раздела, при увеличении 50-100 кратном значении между отдельными структурными составляющими композиционного материала.
Для определения твердости испытуемого образца методами планиметрирования, выполняющегося в процессе предварительного исследования шлифа, определяются площади шлифа структурных составляющих и рассчитываются их доли, занимаемые в пределах общей оценочной площади (S 1 , S 2 , S i ).
После осуществляется измерение показателей микротвердости структурных составляющих (H 1 , H 2 , H i ) известными методами внедрения инденторов. В испытуемый образец вдавливается индентор 6 под приложенной в заданном режиме нагрузкой (Р), после чего нагрузка снимается и определяют глубину отпечатка индентора в плоскости замера. В случае, когда размеры структурных композиционных материалов недостаточны для оценки микротвердости, возможно использование их образцов - свидетелей, обладающих достаточными для измерения микротвердости размерами. В качестве плоскости измерения глубины отпечатка используют основание полученного тетраэдра. При этом зону измерения ограничивают окружностью площадью равной 80-100 мм2, центр которой находится в точке пересечения биссектрис основания тетраэдра, а обобщенный показатель твердости вычисляют по глубине отпечатка только в плоскости замера.
Затем по формуле: , вычисляют усредненное оценочное значение микротвердости функциональной поверхности материала исследуемого образца, где i - количество структурных составляющих; Sоц - площадь зоны оценки микротвердости.
Кроме того для определения закономерностей распределения микроствердости по глубине поверхностного слоя после оценки микротвердости поверхности производится последовательное снятие слоев толщиной до 50 мкм лезвийным инструментом путем шабрения или наружного протягивания на величину предполагаемого предельного износа и определяется коэффициент обобщенной структурной неоднородности (Kн) исследуемого материала по формуле Kн=, где H ma x - максимальное значение микротвердости; H min - минимальное значение микротвердости.
Получаемые значения твердости используются для определения характеристик механических свойств композиционных гетерогенных материалов.
Claims (5)
1. Способ определения твёрдости композиционных гетерогенных материалов, выполненных на основе модифицированной древесины, включающий изготовление исследуемых образцов в форме тетраэдра, основание которого образуют диагонали трёх смежных граней трапецеидальной призмы, боковые поверхности которой соответствуют радиальному, торцовому и тангенциальному срезам базовой древесной основы, в которую включаются оптимизирующие структурные составляющие, например антифрикционные наполнители, твёрдые смазки, элементы повышенной упругости, отличающийся тем, что рабочая поверхность исследуемого образца выполняется в форме шлифа, на котором в процессе его подготовки обеспечивается получение чётко различаемых границ раздела между отдельными структурными составляющими композиционного материала, после чего методами планиметрирования определяются площади шлифа структурных составляющих и рассчитываются их доли, занимаемые в пределах общей оценочной площади, а также измеряются показатели их микротвёрдости.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при размерах структурных композиционных материалов, недостаточных для оценки микротвёрдости, возможно использование их образцов-свидетелей, обладающих достаточными для измерения микротвёрдости размерами.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что площадь зоны оценки микротвёрдости задаётся равной 80-100 мм2.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что усреднённое оценочное значение микротвёрдости функциональной поверхности материала (HОЦ) исследуемого образца устанавливается по формуле: , где H 1 , H 2 , H i – показатели микротвёрдости отдельных структурных составляющих; S 1 , S 2 , S i – площади структурных составляющих, занимаемые в пределах общей оценочной стоимости; i- количество структурных составляющих; Sоц - площадь зоны оценки микротвёрдости.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для определения закономерностей распределения микроствёрдости по глубине поверхностного слоя производится последовательное снятие слоёв толщиной до 50 мкм на величину предполагаемого предельного износа и определяется коэффициент обобщённой структурной неоднородности (Kн) исследуемого материала по формуле: , где H ma x - максимальное значение микротвёрдости; Н min - минимальное значение микротвёрдости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019140373A RU2725902C1 (ru) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Способ определения твердости композиционных гетерогенных материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019140373A RU2725902C1 (ru) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Способ определения твердости композиционных гетерогенных материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725902C1 true RU2725902C1 (ru) | 2020-07-07 |
Family
ID=71510495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019140373A RU2725902C1 (ru) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | Способ определения твердости композиционных гетерогенных материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725902C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0431395A2 (de) * | 1989-12-07 | 1991-06-12 | Proceq S.A. | Vorrichtung zum Messen der Oberflächenhärte von Baumaterialien |
RU2002129872A (ru) * | 2002-11-06 | 2004-05-27 | Уральский государственный лесотехнический университет | Способ определения "объемной твердости" древесины |
RU2323428C1 (ru) * | 2006-08-09 | 2008-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Способ определения статической твердости древесины |
UA90564U (ru) * | 2011-09-02 | 2014-06-10 | Національний Університет Біоресурсів І Природокористування України | Способ определения статической твердости древесины по котречко |
-
2019
- 2019-12-09 RU RU2019140373A patent/RU2725902C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0431395A2 (de) * | 1989-12-07 | 1991-06-12 | Proceq S.A. | Vorrichtung zum Messen der Oberflächenhärte von Baumaterialien |
RU2002129872A (ru) * | 2002-11-06 | 2004-05-27 | Уральский государственный лесотехнический университет | Способ определения "объемной твердости" древесины |
RU2323428C1 (ru) * | 2006-08-09 | 2008-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" | Способ определения статической твердости древесины |
UA90564U (ru) * | 2011-09-02 | 2014-06-10 | Національний Університет Біоресурсів І Природокористування України | Способ определения статической твердости древесины по котречко |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yoneyama et al. | Evaluating mixed-mode stress intensity factors from full-field displacement fields obtained by optical methods | |
Hu et al. | Characterization of materials' elasticity and yield strength through micro-/nano-indentation testing with a cylindrical flat-tip indenter | |
Pathak et al. | Determination of an effective zero-point and extraction of indentation stress–strain curves without the continuous stiffness measurement signal | |
Li et al. | Effects of machine stiffness on the loading–displacement curve during spherical nano-indentation | |
CN104655505B (zh) | 一种基于仪器化球压入技术的残余应力检测方法 | |
Marteau et al. | Quantification of first contact detection errors on hardness and indentation size effect measurements | |
Fischer-Cripps et al. | Nanoindentation test standards | |
JP4956834B2 (ja) | 硬さ試験方法 | |
RU2725902C1 (ru) | Способ определения твердости композиционных гетерогенных материалов | |
Jacq et al. | On the influence of residual stresses in determining the micro-yield stress profile in a nitrided steel by nano-indentation | |
JP2015163840A (ja) | 鋼材の腐食疲労寿命の評価方法 | |
JP2007057325A (ja) | 予寿命予測方法 | |
Mulford et al. | Spherical indentation of ductile power law materials | |
CN110031281B (zh) | 一种确定钢材种类的方法 | |
RU2323428C1 (ru) | Способ определения статической твердости древесины | |
JP5947036B2 (ja) | コンクリート等弾性係数が不知の材料のuci法による測定方法 | |
RU2139515C1 (ru) | Способ определения повреждаемости нагруженного материала и ресурса работоспособности | |
RU2315284C1 (ru) | Способ оценки относительной износостойкости материала | |
Ignatovich et al. | Material surface layer damage estimation for cyclic loading conditions using the nanoindenting and nanoscratching techniques | |
RU2293305C1 (ru) | Способ оценки износа металлических покрытий | |
KR101901789B1 (ko) | 재료의 잔류응력 측정 방법 | |
RU2570237C1 (ru) | Способ определения вязкости металлических материалов | |
RU2721314C1 (ru) | Способ определения относительного сужения после разрыва | |
RU2680111C1 (ru) | Способ определения истинного сопротивления разрыву | |
RU2797941C1 (ru) | Способ диагностики и контроля качества контролируемого объекта |