SU1111065A1 - Способ определени физико-механических характеристик материалов - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ , заключающийс  в том,что внедр ют индентор под нагрузкой в материал , производ т разгрузку, регистрируют диаграмму вдавливани  и разгрузки, измер ют площадь отпечатка и определ ют соответствующую характеристику материала, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей , увеличивают нагрузку, дополнительно внедр ют в тот же отпечаток индентор, разгружают его и измер ют площадь отпечатка, а соответствующую характеристику материала определ ют с учетом дополнительно (Л измеренной площади отпечатка. с Восстанобленив отпечатка ( Фиг.1

Description

t Изобретение относитс  к способам испигани  материалов путем вдавливани  икдентора с непрерывной или дискретной регистрацией нагрузки и глубины отпечатка и может быть использовано при испытании объектов размеры которых малы (микротепа), например различные фазы, интерметал лидные прослойки, отдельные частицы порошков, различные тонкие спецпокрыти  и спецслои. Известен способ определени  модул  Юнга различных абразивных материалов методом микровдавливани , который основан на классическом реш НИИ задачи Герца об упругом вдавливании сферического индентора в упру гое полупространство ИЗ. Недостатком способа  вл етс  необходимость выполнени  требовани  равенства нулю деформации на границ раздела такого объекта с окружающей средой. Это требование обусловливает необходимость увеличени  раз-меров таких объектов. Кроме того, на поверхность испытываемого объекта необходимо нанести тонкий слой покрыти , а сам контур площади упругого контакта размьп-, что вносит дополнительные погрешности. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ определени  физико-механических характеристик материала С2, заключающийс  в том что внедр ют индентор под нагрузкой в материал, производ т разгрузку, регистрируют диаграмму вдавливани  и разгрузки, измер ют площадь отпечатка и определ ют соответствукнцу характеристику материала, например модуль Юнга Е по формуле: . jp/ditt) d ( N зг (dt 5ГР ; где М, J4u.i Е и Е, - коэффициенты Пуассона и модул Юнга материалов образца и индентора j F - площадь проекции отпечатка, cto/tiP котангенс угла наклона начального участка вет ви разгружени  диаграммы; дополнительна  деформаци ,св занна  с жесткостью системы образец-прибор. Недостатком известного способа  вл етс  невозможность определени  физико-механических характеристик микротел с размерами от нескольких до дес тков микрон,поскольку дополнительна  деформаци  ctu52. Даже при высокой жесткости прибора соизмерима с величиной ctcO/dP дл  материалов микротел. Указанна  дополнительна  деформаци  зависит от формы и размеров микротела, а также от свойств -среды, в которой оно находитс . Учесть вли ние этих факторов известными способами невозможно. Цель изобретени  - расширение технологических возможностей способа путем обеспечени  возможности определени  характеристик микротел, прежде всего модул  Юнга и микротвердости . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  физико-механических характеристик материалов, заключающемус  в том, что внедр ют индентор под нагрузкой в материал, производ т разгрузку, регистрируют диаграмму вдавливани  и разгрузки, измер ют площадь отпечатка и определ ют соответствующую характеристику материала, увеличивают нагрузку, дополнительно внедр ют в тот же отпечаток индентор, разгружают его и измер ют площадь отпечатка, а соответствующую характеристику материала определ ют с учетом дополнительно измеренной площади отпечатка. На фиг.1 изображена типова  диаграмма вдавливани  нагрузка-глубина отпечатка ; на фиг.2 - диаграмма первого до нагрузки Р/| и повторного до нагрузки РЛ вдавливани  в тот же отпечаток с регистрацией ветвей нагружени  и разгрузки. Способ реализуетс  следующим образом . В выбранную точку микротела внедр ют индентор, производ т разгрузку, регистрируют диаграмму вдавливани  до нагрузки и последующей разгрузки. Измер ют с помощью микроскопа площадь отпечатка, а также J111 угол наклона начального участка ветви разгружени . Затем увеличивают нагрузку до значени  Р и дополнительно внедр ют в тот же отпечаток индентор, разгружают его и из мер ют площадь отпечатка. Соответствующую характеристику материала определ ют с учетом дополнительно измеренной площади отпечатка, дл  чего вначале рассчитывают дополнительные суммарные деформации ofc«)j/(J по формуле: dwj {Ft / vlF. ( d( , (Г)г dtp Ц d(tt)/},/cJP константа прибора, cJh /аУР интенсивность нормал ных смещений на границе микротела с окружающей средой AN/F-Tf i-Vf, ( fiviIdP)i тангенсы углов наклона начальных участков ветвей разгружени  при нагрузках PI и Р, соответствующие углам У| па фиг. 1, причем модуль Юнга Е материала микр тела не зависит от размера отпечатка . Модуль .Е частицы рассчитывают по формуле (1), подставл   найденные по формуле (2) значени  Если есть веро тность нелинейной зависимости между нагрузкой на микротело и деформаци ми на его границе с окружающей средой, то испытание и соответствуюп(ий аналогичньй расчет по формуле (2) провод т дл  нагрузок Pj и т.д. Затем стро т зависимость от нагрузок, усредн   их, т.е. дл  точек (Р-т + Р2)/2, (Р + Pi)/2 и т.д. Ступени между нагрузками Р/ и Рг. и т .д. выбирают из услови  полного перекрыти  контура предьщущего отпечатка, дл  чего нагружение останавливают не раньше того; как ветвь повторного нагружени  выйдет на аппроксимированное продолжение ветви от предыдущего нагружени , фи г.2. ,1л  определени  истинного значени  микротвердостиHii, измеренной по глубине отпечатка h, провод т новую ось нагрузок Р, под посто нным или переменным углом к оси Р при условии, что t o/i-cfcs)/c3fP. Истинное значение микротвердости Н;) рассчитывают по формуле: РР (v7i.f . где лН , ар Способ позвол ет определ ть физико-механические свойства микротел, размеры которых таковы, что при приложении к индентору необходимой испытательной нагрузки эти .объекты или погружаютс  в окружающую их матрицу , или деформируютс  и измен ют свою внешнюю форму, поскольку деформации от сосредоточенного нагружени  распростран ютс  до внешних границ этого тела. Кроме того, изобретение может быть использовано дл  определени  жесткости отдельно прибора и системы образец-прибор.

Claims (1)

1. ’СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том,что внедряют индентор под нагрузкой в материал, производят разгрузку, регистрируют диаграмму вдавливания и разгрузки, измеряют площадь отпечатка и определяют соответствующую характеристику материала, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, увеличивают нагрузку, дополнительно внедряют в тот же отпечаток индентор, разгружают его и измеряют площадь отпечатка, а соответствующую характеристику материала определяют с учетом дополнительно измеренной площади отпечатка.