Скрипняк В.В., Скрипняк Е.Г., Козулин А.А

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СХЕМЫ ВИККЕРСА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ИНДЕНТАЦИИ

Рубаник В.В. мл., Рубаник О.Е., Рубаник В.В., Вьюненко Ю.Н.

ЭФФЕКТ ПАМЯТИ ФОРМЫ В ПРОТЯЖЕННЫХ ПРОВОЛОЧНЫХ ОБРАЗЦАХ

ВГТУ, Витебск, Беларусь ИТА, Витебск, Беларусь

СПбГУ, Санкт-Петербург, Россия

Проведены сравнительные исследования инициирования скользящего эффек- та памяти формы (ЭПФ) в протяженных проволочных образцах из сплава TiNi и CuAlNi. Попытка организации последующего развития деформационных процес- сов восстановления первоначальной формы вдоль проволочного образца за счет теплопередачи оказалась малоэффективной. В отсутствии специальной теплоизо- ляции зона прогрева материала до температур аустенитного состояния сплава TiNi составила 15-25 мм от нагретого края в зависимости от химического состава. При этом разогретый материал превышал температуру Ак более чем на 100 оС.

Ультразвуковое воздействие на проволочные образцы позволило реализовать ЭПФ по всей длине образца, т.е. 250 мм. При синусоидальной начальной форме проволочного образца показана возможность как скользящего развития формовос- становления, так и других режимов проявления ЭПФ. В зависимости от геометрии образца и параметров ультразвукового воздействия на материал проволоки ЭПФ может развиваться одновременно или поочередно на различных участках. Это при- водит к изменению поведения проволоки и траектории движения ее элементов. Таким образом возможно расширение круга технических задач, решение которых осуществимо за счет испльзования ЭПФ.

Томский государственный университет, Томск, Россия

[email protected]

Хрупкое разрушение керамических конструкционных материалов, включая керамические нанокомпозиты, является результатом зарождения и роста размеров микротрещин под действием напряжений. Трещиностойкость Κ1c является одной из важнейших характеристик механических свойств керамических материалов и характеризует способность керамики воспринимать действующие на них нагрузки без образования критических трещин.

Для определения трещиностойкости образцов в данной работе использовали метод контролируемого внедрения индентора с использованием схемы Виккерса в соответствии со стандартом ASTM Standard C1421–09. Исследования проводились на двух композитах следующих составов: 0,8 Al203+0,17 ZrO2 +0,03Y2O3; 0,6 Al2O3

+0,4 (ZrO2+0,015 MgO). Образцы представленных керамических композитов полу- чены методом высокотемпературного спекания и горячего прессования из нанопо- рошков Al2O3, ZrO2–3%Y2O3, ZrO2–MgO, MgO производства OAO «Сибирский хи- мический комбинат» (г. Северск).

Выбранный метод в отличие от большинства альтернативных является наи- более эффективным для определения Κ1c в условиях квазистатического нагруже- ния, позволяющим сохранить керамическое изделие целым, и менее трудоемким при подготовке материала к экспериментам. Данный метод основан на анализе размеров и конфигурации трещин, образующихся в приповерхностном слое кера- мического образца при внедрении алмазной пирамиды на приборах для измерения микротвердости или твердости по Виккерсу.

В результате внедрения алмазного индентора в предварительно полирован- ную поверхность образца формируется область деформации и разрушения и угло- вые трещины. При определении величины важно правильно определить размер и характер угловых трещин, видимых на поверхности образца. Трещины могут иметь полудискообразную конфигурацию (penny-shaped median cracks) или радиальную конфигурацию Палмквиста (Palmquist radial cracks). Исходя из характера трещин выбирают соответствующую формулу для определения величины K1c.

В результате проведенных исследований получены данные о трещиностойко- сти образцов двух представленных композитов с оксидной керамической матри- цей, наполненных субмикронными включениями, методом контролируемого вне- дрения индентора с использованием схемы Виккерса. Величина параметра трещи- ностойкости K1c для образца керамики 0,8Al203+0,17ZrO2+0,03Y2O3 составила

4,87±0,02 МПа м1/2 при величине твердости H v = 17,34 ±0,2 ГПа. Величина пара-

метра трещиностойкости K1c для образца керамики 0,6 Al2O3+0,4 (ZrO2+0,015 MgO) составила 4,06 ±0,02 МПа м1/2 при величине твердости H v = 16,5 ±0,2 ГПа.

Полученные результаты хорошо согласуются с данными о твердости и тре- щиностойкости композитов Al2O3–t–ZrO2. Поэтому можно с уверенностью сказать, что исследуемые композиты удовлетворяют требуемым показателям прочности.

Работа выполнена при поддержке Минобрнауки ФЦП «Научные и научно- педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 г. № П1247 от 07 ию- ня 2010 г.

Дата добавления: 2017-01-14