SU1004806A1 - Method of preparing specimen in determination of brittle material crack resistance - Google Patents

Method of preparing specimen in determination of brittle material crack resistance Download PDF

Info

Publication number
SU1004806A1
SU1004806A1 SU813333548A SU3333548A SU1004806A1 SU 1004806 A1 SU1004806 A1 SU 1004806A1 SU 813333548 A SU813333548 A SU 813333548A SU 3333548 A SU3333548 A SU 3333548A SU 1004806 A1 SU1004806 A1 SU 1004806A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sample
crack resistance
materials
brittle
crack
Prior art date
Application number
SU813333548A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Васильевич Новиков
Игорь Михайлович Андросов
Николай Иванович Городыский
Анатолий Львович Майстренко
Виктор Васильевич Романенко
Original Assignee
Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср filed Critical Ордена Трудового Красного Знамени Институт Сверхтвердых Материалов Ан Усср
Priority to SU813333548A priority Critical patent/SU1004806A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1004806A1 publication Critical patent/SU1004806A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ОБРАЗЦА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ТРЕЩИнестойкости ХРУПКИХ МАТЕРИАЛОВ(54) METHOD OF PREPARING THE SAMPLE WHEN DETERMINING THE CRITICAL RESISTANCE OF FRAGILE MATERIALS

Изобретение относитс  к иccлeдoвaшло механических свойств материалов, а именно к определению трещиностойкоо ти сверхтвердых материалов. Интенсивное развитие современной техники привело к разработке нового класса инструментальных материалов поликристаллические сверхтвердые материалы , а это в свою очередь создало необходимость исследовани  их физикомеханических свойств с целью определени  их качества. Наиболее приемлемо дл  этого механической характеристикой  вл етс  трещиностойкость, определению которой в насто щее времн удел етс  большое внимание. Характерными особенност ми поликристаллических свер твердых материалов (ПСТМ)  вл ютс  малые размеры заготовок, наход щиес  в интервале от сотен микрон до нескол ких миллиметров, что не позвол ет иопользовать дл  определени  трещиностой кости этих материалов традиционные сх мы нагружени  и формы образцов. Вы- сокие значени  механических свойств и малые размеры образцов сверхтвердых материалов создают значительные трудности при внесенш исходного инициатора разрушени  - трещины в исследуемый образец дл  корректного определени  тре- щиностойкости материала. Известен способ подготовки образца при определении трещиностойкости Jtpy№. ких инструментальных материалов, закл1о. чающийс  в том, что на испытуемый образец юнocитc  дефект в ввде надреза. Затем образец с надрезом подвергаетс  усталостному нагружению с целью получени  усталостной трещины в верщине надреза. Данный способ примен етс  дл  oпpeдeлe m  трещиностойкости хрупких материалов типа твердьтх сплавов и комno3vmHDHHbix материалов на их основе (твердый сплав с включени ми алмаза), получаемых путем спекани  и позвол ющих изготавливать образцы достаточных размеров, например, в данном случао Г) ,Г мм в гтармллелоишс--да . -1 The invention relates to the degradation of the mechanical properties of materials, in particular to the determination of the crack resistance of superhard materials. The intensive development of modern technology has led to the development of a new class of tool materials, polycrystalline superhard materials, and this in turn has created the need to study their physicomechanical properties in order to determine their quality. The most suitable for this mechanical characteristic is crack resistance, the definition of which is currently given much attention. Characteristic features of polycrystalline hard materials (PSTM) are small sizes of workpieces ranging from hundreds of microns to several millimeters, which does not allow the traditional loading and shape patterns of these materials to determine the fracture resistance of these materials. High values of mechanical properties and small sizes of samples of superhard materials create considerable difficulties when the initial initiator of fracture is introduced — cracks in the sample under study for correct determination of the crack resistance of the material. A known method of sample preparation in determining the crack resistance Jtpy№. tool materials, zakl1o. This is based on the fact that the test sample has a defect in water in the notch. The notched specimen is then subjected to fatigue loading in order to produce a fatigue crack in the notch vertex. This method is used to determine the crack resistance of brittle materials such as hard alloys and comno3vmHDHHbix materials based on them (hard alloy with diamond inclusions), obtained by sintering and allowing to produce samples of sufficient size, for example, in this case G), G mm gtarmloloish - yes. -one

Однако этот не может быть пркме ен иг  опрспепетэд трещнност ойкосги nomiKpiicraJurujecKiix сверг;гверцык ;ма -српило , получаемых в аппаратах вы™ сокого даЕлекк  путем ир мого фазовохо перекида при зысок 1х двЕлеип х (70кбар и темпорагу з (1.500 С), налрт-мер графи™ та в пон гкр югапл ческкй алмаз, гак как ро.змсчзь рабочей аготпрота высокогО сйвлепи  маллл н спедовате/ЯзНо размер зоготпвкк также мал и представл ет собой ш;л11 глр с рпумераЬПП диаметр - П ы BbicoTLi - Г мм U меньше.However, this cannot be applied to the nomiKpiicraJurujeKKiix overthrowing of oikosgga overthrows; gvertsyk; makrpilo received in the devices you? Graphic in the monk of the South African diamond, as a rocket of the workmanship of the high quality of deeply mall n spedovat / yazNo, the size of the gratuity is also small and is w;

Кроме T-jTv. поликристаппнческпе свер ттлердые матерл;апы обладают пошхшенной xpynKocTTjJO, что де.лает кевозмоугпгым пс лтчеиие усталостных трещки.In addition to T-jTv. polycristaceous convoluted materl; apy have a flawed xpynKocTTjJO, which makes it possible for a kevosmogshy ps ltcheiie fatigue ratchet.

Известен способ подготовки образца при оиредег1ен -;и тренаи-осгпйкосги хрупких материалов, вллючающтш iianeeeHKe МП образен хрртшого мрочно св занного с материалов образца сло  -т получение трощи гь: пугем приложени  к образцу на A known method of preparing a sample when opereg1en - and simulator-brittle brittle materials, iianeeeHKe MP, is formed of a very poorly coupled material from the sample layer — getting trots: with a scrub of application to the sample on

СЗдиако дпншгй способ IKSzdiako dpnshy way IK

бплI:ЛJ;O размр ;), а у-;/;ть(ва , iTo полт крксталл154ескио соерхтиердьш матертшлы . малые , npipvieiienHe это™ о способа ,v;ii опрсделе;-П1  их гоепшно.стойкос: i: лео1)з ;ожно.bplI: LJ; O size;), and y -; /; t (wa, iTo polt krkstall15eskio sikhterkhterdsh mattershly. small, npipvieiienHe it ™ about the way, v; ii ; is possible.

ИзгюстнО; что при тепловом воздействии ia поликристаллические срзерхтверГО е магериа гы, напрш.гер поликристалггачесжий алмаз, проис:ходит обратный фазот- .1й переход алмаза в пзафит. Графит  вл етс  малопрочным хрупк1гк-1 материалом по сравненшо с агалазом и поэтому может быть использован в качестве хрупкого сло .Izgyustno; that under the thermal action of ia, polycrystalline stertvergo magnetics, such as polycrystalline diamond, occurs: there is a reverse phase-transition of diamond to paphite. Graphite is a low-strength, brittle-1 material compared to agalase and therefore can be used as a brittle layer.

Дл  определе-га  ко.ппюства эпергик, необход;п 1ой шт  получени  хрупкого прочно св занпого сло  на полгжриеталлически сверхтвердых материалах, исходим из криттгческой тe пepaтypЫJ при которой 1Трокс;ходит обратный фазовый переход ;ч:1;: гернала образца в хрупкий слой, например пгггпгкристалла в графит.To determine the epergy of a company, it is necessary to get a fragile firmly bonded layer on half-metal-superhard materials, we proceed from a critical technology that has 1Trox; the reverse phase transition goes; h: 1; for example pngbccrystal to graphite.

известно, что температура граф ггиза- :i, аМ;аза tia воздухе составл ет - LO)-i-ОГ;0 С. Е случае, если в качает- :;; 10; ,ал1Л10го источника тепловой энерги и -;;ольз стсй )азерное nanj iemie, необ- -.ОИ.ПР MJ-;: количество siiepi-ini рассчнтыва-- етс;л следуюила; образомIt is known that the graph temperature is giziza: i, aM; aza tia in the air is - LO) -i-OG; 0 C. If the case is pumped-: ;; ten; , al1L10go source of thermal energy and - ;; luz stic) azier nanj iemie, neob-.O.PR MJ-;: the number of siiepi-ini raschntyva-- l; way

т 9-- t 9--

етациои рпа  температура в центре п тна шгрева дл  неподвиж ного источника (Г7/ ); плотность мощности с учетом коз(|х}1ипие1гга поглолюни ; диаметр светового п тна; теплопроводность к атер1-1ала.The etacium and rpa temperature at the center of the heating spot for a fixed source (G7 /); power density taking into account the goats (| x} 1pie1gga pollyani; diameter of the spotlight; thermal conductivity to ather1-1al.

(2)(2)

%.%

ооиИй поток мглдности лазерногоoooi flow of laser

А коэффициент поглощени  (дл  лоликристаллилеех11Х сверхтвердых материалов А О,7). А мощность источШка локальной тепловой энергии, в дан- OMt случае лазера, определ. етс  по формулеAnd the absorption coefficient (for the lycrystallineleh 11X superhard materials AO, 7). And the power of the source of local thermal energy, in this case the laser, is defined. by formula

(3)(3)

,,

гиюиадь светового п тна.Giyadi light spot.

гдеWhere

Ил чертеже изображена схема iiarpy- жепнп образ ia irpK определении трещино cTrjh;ocivi :1а пскриета,ллических сверхтверЩз к мат ертшловоFig. 1 shows a diagram of a iiarpy-image ia irpK definition of a crack cTrjh; ocivi: 1a pkrieta, lyl supertvershchzz to the mattress

(Х5разеп 1 в форт-ле диска с централь Ш:)1М нлдрезом 2, по контуру которого образуетс  хрупкий прочно св занный слой 3, nprv/ajifipHTemnio сгружают радиальным усй:т ем, 0,2-0,3 Pj., в результате чего в вершинах надреза по вл зотс-  трещины 4, которые проход т через слой и останавливаютс  в мате- ртшле образна. После измерени  дпуш трещин образец разрушают с репютрание критг1ческой нагрузки. По вление трещин в вершинах надреза обусловлено тем, что мaкcшv aльнa  концентраци  напр жений при диаметральном сжатии диска с трещиной , расположенной по линии дейстетш нагрузки, возникает именно в вершинах трещины. При использовании другой образна , например, типа балочки, необходимость в изготовлении предварительного надреза отпадает. В этом случае на поверхность образца воздействуют локальным источником тепловой энергии и получают на его поверхности полоску хрупкого прочносв занного сло  и с помощью предварительного нагружени  - трещину. Пример. Образец из поликристал лического сверхтвердого материала марки TeKcaHvrr-P в диска диаметром 4,5 мм и толщиной 1,2 мм подвергают воздейств10о лазерного излучени  на лазерной установке непрерывного действи  на СО Квинтет мощностью 150 Вт. Лазерное излучение фокусируетс  на образец с помощью линзы вз КС с фокусным рассто нием F 100 мм в п тно диаметром, равньш 0,2 мм. При этом необходима  мощность лазерного из лучени  дл  получени  хрупкого прочнс (H5razep 1 in fort-le disk with central W:) 1M nldrezom 2, along the contour of which a fragile tightly bound layer 3 is formed, nprv / ajifipHTemnio unload radial usi: I eat 0.2-0.3 Pj., As a result which at the tips of the incision are cracks 4, which pass through the layer and stop in a shaped material. After measuring the fracture surface, the specimen is destroyed with the critical load. The appearance of cracks at the tops of the notch is due to the fact that the maximum stress concentration caused by the diametral compression of a disk with a crack located along the load line occurs precisely at the crack tips. When using another figurative, for example, such as a beam, there is no need to make a preliminary cut. In this case, the surface of the sample is affected by a local source of thermal energy and a strip of brittle, firmly bonded layer is obtained on its surface and by means of preloading a crack. Example. A sample of polycrystalline TeKcaHvrr-P polycrystalline material in a disk with a diameter of 4.5 mm and a thickness of 1.2 mm is exposed to 10 o laser radiation on a continuous-action laser system with a 150W quintet. The laser radiation is focused on the sample using a lens taken from the CS with a focal length F 100 mm in a spot with a diameter equal to 0.2 mm. At the same time, the laser radiation power is required to obtain a brittle strength.

Предлагаемый способ подготовки образца по сравнению с прототипом позвол ет определ ть корректные значени  трещиностойкости (К.) на образцах из поликристаллических сверхтвердых материалов , например, поликристаллических алмазов и поликристаллов на основе нитрида бора.The proposed method of sample preparation in comparison with the prototype makes it possible to determine the correct values of crack resistance (K.) on samples of polycrystalline superhard materials, for example, polycrystalline diamonds and polycrystals based on boron nitride.

Способ подготовки образца при определении трещиностойкости поликристал вн ческих материалов позвол ет в конечном итоге определ ть качество материала.The method of sample preparation in determining the crack resistance of polycrystalline materials allows ultimately to determine the quality of the material.

Учитыва , что в насто щее врем  качество поликристаллических сверхтвердьтх материалов определ етс  по результатам испытаний в процессе резани , (данный способ оценки качества ПСТМ прин т за базовый объект) предлагаемый способ позвол ет определ ть конкретную характеристику качества ПСТМ -трещиностойкость; снизить затраты на нату ные испытани  попикристаллических сверхтвердых материалов. Например, замена испытаний только одного поликристаллического сверхтвердого материала Тексанит-Р на стойкость в процессе резани  закаленных сталей на испытание заготовк режущего элемента с целью определени  трешиностойкости- этого материала дает экономический эффект около lOdb руб. на партию (1000 тт.) реэпов. св занного с матертшлом образца сло  равна 90 Вт. Она рассчитываетс  по формуле (3). исход  из того, что температура начала обратного фазового перехода дл  этого материала на основе нитрида бора равна 12ООС. Дл  определени  количества энергии дл  получени  хрупкого сло  на других сверхтвердых материалах необходимо знать температуры их обратного фазового перехода . После получени  хрупкого сло , прикладыва  к образцу нагрузку пор дка 22О + 250 Н,получают трещины длиной не менее 0,05 + 0,1 мм. Нагружение производ т на модернизированной испытательной установке ИМАШ 20-75 с регистрацией длины трещины с помощью микроскопа МВТ-71, позвол ющего набгаодать за поведением образца в процессе нагружени . После измерени  длины трещины образец нагружают до разрушени  с регистрацией критической нагрузки. Результаты определени  трещиностойкости (К(-) дл  образцов из ТексанитаР с трещиной, полученной в результате разрушени  хрупкого прочно св занного с материалом образца сло  в вершине надреза , приведены в таблице.Taking into account that at present the quality of polycrystalline superhard materials is determined by the results of tests during the cutting process (this method for evaluating the quality of PSTM is taken as the basic object), the proposed method allows to determine the specific quality characteristic of PSTM - fracture toughness; reduce the cost of on-line testing of polycrystalline superhard materials. For example, replacing tests of only one polycrystalline superhard material Teksanit-R for durability in the process of cutting hardened steels for testing the cutting element blanks in order to determine treshine resistance — this material gives an economic effect of about lOdb rub. on the party (1000 tt.) Reep. The sample layer bound to the sample material is 90 W. It is calculated by the formula (3). based on the fact that the onset temperature of the reverse phase transition for this material based on boron nitride is 12 ° C. To determine the amount of energy to obtain a brittle layer on other superhard materials, it is necessary to know the temperature of their reverse phase transition. After obtaining a brittle layer by applying a load of about 22O + 250 N to the sample, cracks are obtained with a length of at least 0.05 + 0.1 mm. The loading was carried out on an upgraded test device IMASH 20-75 with the registration of the crack length using a microscope MBT-71, which allowed to follow the behavior of the sample during the loading process. After measuring the length of the crack, the sample is loaded until failure with registration of the critical load. The results of the determination of crack resistance (K (-) for Texanitare specimens with a crack resulting from the destruction of a brittle layer tightly bound to the sample material at the apex of the notch) are given in the table.

I а р м у л а изобретени I and pmu l invention

Способ подготовки образца при опре- лепотт трещиностойкости хрупких материалов , включающий нанесение на образен jcpjTTKoro прочно св занного с материалом образца сло  и получение трещины путем приложени  к образцу нагрузки , отличающийс  тем, что, с целью определени  треипшостойкости сверхтвердых материалов, нанесение хрупкого прочно св занного с материалом образца сло  производ т путемThe method of sample preparation for determining the crack resistance of brittle materials, including applying a layer firmly bound to the sample material to the jcpjTTKoro, and producing a crack by applying a load to the sample, characterized in that, to determine the crack resistance of superhard materials, the application of a brittle tightly bound The sample material is layer produced by

локального воздействи  тепловой энергии в количестве, обеспечивающем обратный фазовый переход материала образна в создаваемый хрупкий слой.local influence of thermal energy in an amount that ensures the reverse phase transition of the material is shaped into a brittle layer created.

Источники информации, при 1 тые во внимание при экспертизеSources of information, with these to be taken into account during the examination

1,Ко оваленко И, К. и др. Методика определени  трещиностойкости сверхтвердых материалов пои высоких температурах . Сверхтвердые материалы, 1980, N9 5, с. 29-34.1, Ko Ovalenko, I., K., et al. The method for determining the crack resistance of superhard materials at high temperatures. Superhard materials, 1980, N9 5, p. 29-34.

2.Авторское свидетельство СССР № 892266, кл. GOlM 1/28, 1978.2. USSR author's certificate number 892266, cl. GOLM 1/28, 1978.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Способ подготовки образца при определении трещиностойкости хрупких материалов, включаюший нанесение на образец хрупкого прочно связанного с материалом образца слоя и получение трещины путем приложения к образцу нагрузки, отличающийся тем, что, с целью определения трешиностойкости сверхтвердых материалов, нанесение хрупкого прочно связанного с материалом образца слоя производят путем локального воздействия тепловой энергии в количестве, обеспечивающем обратный фазовый переход материала образна в создаваемый хрупкий слой.A method for preparing a sample in determining the crack resistance of brittle materials, including applying a brittle layer firmly bound to the sample material to the sample and producing a crack by applying a load to the sample, characterized in that, in order to determine the crack resistance of superhard materials, the brittle layer is firmly bonded to the sample material by local exposure to thermal energy in an amount that ensures the reverse phase transition of the material is figurative in the created brittle layer.
SU813333548A 1981-08-18 1981-08-18 Method of preparing specimen in determination of brittle material crack resistance SU1004806A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813333548A SU1004806A1 (en) 1981-08-18 1981-08-18 Method of preparing specimen in determination of brittle material crack resistance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813333548A SU1004806A1 (en) 1981-08-18 1981-08-18 Method of preparing specimen in determination of brittle material crack resistance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1004806A1 true SU1004806A1 (en) 1983-03-15

Family

ID=20975184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813333548A SU1004806A1 (en) 1981-08-18 1981-08-18 Method of preparing specimen in determination of brittle material crack resistance

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1004806A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Marshall Controlled flaws in ceramics: a comparison of Knoop and Vickers indentation
Avner Introduction to physical metallurgy
US3913386A (en) Method of compensation for the angle of refraction of an ultrasonic beam and a device for the application of said method
US5587532A (en) Method of measuring crack propagation in opaque materials
SU1004806A1 (en) Method of preparing specimen in determination of brittle material crack resistance
Jones et al. The relationship between transverse strength and testing methods for dental ceramics
KR102342993B1 (en) Process recording slides for immunohistochemical staining
JP3314849B2 (en) Standard specimen for non-destructive inspection and its manufacturing method
JPH0634625A (en) High temperature damage evaluation of austenitic heat resistant steel
US3447366A (en) Process of determining dimensions and properties of cutting edges of molecular dimensions
Radford et al. Loading (L) factors for the biaxial flexure test
JP3486315B2 (en) High temperature damage evaluation method for tempered martensitic steel
JP3807268B2 (en) Method for diagnosing the remaining life of heat-resistant steel
Liu et al. Influence of laser surface texturing on the flexural strength of Al2O3 and Si3N4
Hand Plastic embedding for light microscopy
JPH0674951A (en) Creep damage evaluating method for ferrite heat resistant steel
SU1142784A1 (en) Method of producing reference specimen for flaw detection
Chini et al. Detection of microcracks in concrete cured at elevated temperature
Mutoh et al. Fracture Toughness Tests of Embedded Crack Specimens Produced by Diffusion Welding Method
SU974215A1 (en) Specimen for determination of welded joint mechanical properties
Choi et al. Test Standard Developed for Determining the Slow Crack Growth of Advanced Ceramics at Ambient Temperature
Lonsdale et al. The effect of stress changes on creep induced dislocation subgrain arrangements in ferrite
Eitzen Improved ultrasonic standard reference blocks
RU2131403C1 (en) Method of determining heat resistance of constructional ceramic materials
Lewis A radiographic evaluation of microporosity in a nickel base casting alloy