Аннотация
Трудности в определении механических свойств твердых сплавов и прогнозировании их работоспособности обусловили повышенный интерес к поиску альтернативных испытаний. Целью работы было изучение твердых сплавов методом кинетического индентирования. Был установлен предел пропорциональности, упругая жесткость, показатель пластичности и способность сплавов превращать прилагаемую во время индентирования энергию. Была сформулирована гипотеза: уровень свойств сплавов растет при увеличении упругой жесткости, показателя пластичности, соотношения диссипированной энергии к упруго-возвращенной, энергии упругой деформации в зоне контакта индентора с отпечатком к суммарной энергии упругой деформации и отношения диссипированной энергии к общей энергии индентирования. Было показано, что низкими свойствами обладают сплавы на основе карбида титана, максимальными – сплавы на основе карбида вольфрама с матрицей из кобальта и никеля, им несколько уступают без добавок никеля.
Ключевые слова
Индентирование, твердый сплав, кинетическое индентирование, диссипированная энергия, упруго-возвращенная энергия.
1. ISO 14577:2002(E). Metallic materials – Instrumented indentation test for hardness and materials parameters. Part 1: Test method.
2. Min L., Wei-Min C., Nai-Gang L., Wang Ling-Dong W. A numerical study of indentation using indenters of different geometry // Journal of material research. 2004. Vol. 19. No. 1. P. 73-78.
3. Barnoush A. Correlation between dislocation density and nanomechanical response during nanoindentation // Acta materialia. 2012. Vol. 60. P. 1268-1277.
4. Milman Yu.V., Chugunova S.I., Goncharov I.V. Plasticity determined by indentation and theoretical plasticity of materials // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2009. V. 73. Iss. 9. P. 1215-1221.
5. Кущ В.И., Дуб С.Н. Оценка упругопластических свойств материалов по данным наноиндентирования и компьютерного моделирования. Экспериментально-теоретическая методика // Сверхтвердые материалы. 2012. Вып. №4. С. 3-12.
6. Уравнение индентирования / Фирстов С.А., Горбань В.Ф., Печковский Э.П., Мамека Н.А. // Доповiдi НАНУ. 2007. №12. С. 100-106.
7. Фирстов С.А., Горбань В.Ф., Печковский Э.П. Новые методологические возможности определения механических свойств современных материалов методом автоматического индентирования // Наука та інновації. 2010. Т. 6. №5. С. 7-18.
8. Guillonneau G., Kermouche G., Bec S., Loubet J-L. Determination of mechanical properties by nanoindentation independently of indentation depth measurement // Journal of material research. 2012. Vol. 27. No. 19. P. 2551-2560.
9. Ma D., Zhang T., Wo Ong C. Evaluation of the effectiveness of representative methods for determining Young’s modulus and hardness from instrumented indentation data // Journal of material research. 2006. Vol. 21. No. 1. P. 225-233.
10. Malzbender J. Comment on the determination of mechanical properties from the energy dissipated during indentation // Journal of material research. 2005. Vol. 20. No. 5. P. 1090-1092.
11. Jha K.K., Suksawang N., Lahiri D., Agarwal A. Evaluating initial unloading stiffness from elastic work-of-indentation measured in a nanoindentation experiment // Journal of material research. 2013. Vol. 28. No. 6. P. 789-797.