Физико-механические Свойства И Микромеханизмы Локального Деформирования Материалов С Различной Зависимостью Твердости От Глубины Отпечатка

Методами микро- и наноиндентирования в широком диапазоне глубин отпечатка h (от десятков нанометров до нескольких десятков микрометров) изучены размерные эффекты в твердости нескольких классов материалов: ионных и ковалентных монокристаллов (сапфира, кремния, фторида лития); металлов (монокристаллического Al, поликристаллических Cu, Ni, Nb); керамик (высокопрочной наноструктурированной TZP-керамики на основе природного минерала диоксида циркония --- бадделеита); аморфных материалов (плавленого кварца); полимеров (поликарбоната и политетрафторэтилена). Показано, что некоторые из них демонстрируют сильные размерные эффекты в твердости, другие --- слабые, а третьи --- вовсе их отсутствие. Проведен термоактивационный анализ и определены активационные и энергетические характеристики процессов локального деформирования под индентором, которые сопоставлены с доминирующими микромеханизмами пластичности исследованных материалов на разных стадиях формирования отпечатка, а также с особенностями размерных эффектов. Выявлены материалы, имеющие низкие значения коэффициента вариации твердости, согласующиеся с требованиями стандартов измерения нанотвердости ISО 14577 и ГОСТ Р 8.748-2011. В установленных диапазонах нагрузок эти материалы являются хорошими кандидатами для использования в качестве эталонов, призванных обеспечивать единство измерений твердости для нано- и микродиапазонов, а также для проведения калибровок и испытаний наноиндентометров. Экспериментальное исследование размерных эффектов при наноиндентировании выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда (проект N 15-19-00181). Исследование физико-механических свойств TZP-керамики, а также обоснование методов калибровки и выбора материалов для эталонных образцов выполнены при поддержке гранта Российского научного фонда (проект N 16-19-10405). DOI: 10.21883/FTT.2017.09.44851.443