Определение диаграмм деформационного упрочнения поверхностных слоев металлических материалов по результатам испытаний на вдавливание и царапание индентором Берковича тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат технических наук Смирнова, Евгения Олеговна

• Смирнова, Евгения Олеговна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Смирнова, Евгения Олеговна

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДАМИ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Развитие методов определения твердости.

1.1.1. Методы вдавливания.

1.1.2. Царапание.

1.2. Определение диаграммы деформационного упрочнения по результатам исследования твердости.

1.3. Особенности исследования материалов на зондовых наномеханических испытательных системах и инструментированных микротвердомерах.

1.4. Постановка цели и задач исследования.

2. АППАРАТУРА И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Приборы и методы микро- и нано механических исследований

2.2. Подготовка поверхности образцов перед наномеханическими испытаниями.

2.3. Методика моделирования с использованием универсальной программной системы конечно-элементного анализа

2.3.1. Основные уравнения и модели материалов.

2.3.2. Конечные элементы.

2.3.3. Опции вычислительной постановки.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИАГРАММ ДЕФОРМАЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЁВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ.

3.1. Моделирование испытаний.

3.1.1. Вдавливание индентора.

3.1.2. Царапание.

3.2. Методика определения диаграмм деформационного упрочнения

3.3. Программная реализация методики.

ВЫВОДЫ.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАГРАММ ДЕФОРМАЦИОННОГО УПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ.

4.1. Методика проведения измерений.

4.2. Медь МОб и армко-железо.

4.3. Сварное соединение листов из сплава 0142ОТ.

4.4. Влияние содержания алюминия на прочностные свойства сплава Ре-Сг-А1.

4.5. Сопоставление полученных результатов с расчетами по формуле Д.Тейбора.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение диаграмм деформационного упрочнения поверхностных слоев металлических материалов по результатам испытаний на вдавливание и царапание индентором Берковича»

Механические свойства традиционно являются важнейшими показателями качества конструкционных металлических материалов. Одним из фундаментальных механических свойств металлических материалов является их способность упрочняться под действием пластической деформации. В связи с миниатюризацией объектов техники, созданием новых микрокомпозиционных, градиентных материалов и покрытий в последние десятилетия отмечается значительный интерес к исследованию механических свойств на субмикро- и нано-масштабных уровнях.

Известно, что состояние поверхности в значительной мере определяет эксплуатационные свойства металлических изделий. По определению В.Е. Панина поверхностный слой является самостоятельной подсистемой в деформируемом твердом теле, который подвергается наиболее интенсивным внешним воздействиям, поэтому его структура и свойства оказывают определяющее влияние на работоспособность изделия в целом. Свойства поверхностных слоев могут существенно отличатся от средних по объему, т.к. поверхность наибольшим образом подвержена внешним воздействиям, имеющим различную химическую и физико-механическую природу (адсорбция, десорбция, диффузия, излучения, термические и механические нагрузки и др.). Однако малая толщина поверхностного слоя с изменёнными свойствами или малый размер исследуемых объектов не позволяет применять традиционные методы определения механических свойств и более перспективными являются методы, основанные на регистрации сопротивления материала локальному воздействию инденторов, используемых при исследовании твердости. Сопротивление пластической деформации обычно характеризуют диаграммами деформационного упрочнения, которые в соответствии с определением должны быть получены в условиях одноосного нагружения. При испытаниях на твердость реализуется схема объемного напряженно-деформированного состояния, в связи с этим непосредственно из их результатов нельзя определить диаграмму деформационного упрочнения. Поэтому в разное время были предложены соотношения, устанавливающие связь между характеристиками твердости и прочности (Бриннель А., Бек-лен Р., Васаускас С.С., Давиденков H.H., Дрозд М.С., Ишлинский А. Ю., Крич А., Марковец М. П., Матюнин В.М., Розе А., Тейбор Д. и др.). В дальнейшем, в связи с созданием приборов, позволяющих осуществлять вдавливание инденто-ра с одновременной регистрацией величины нагрузки и глубины вдавливания (метод кинетической твердости), был опубликован ряд работ, связывающих аппроксимацию диаграмм вдавливания с аппроксимацией диаграмм деформационного упрочнения (Бакиров М.Б., Букали Ж., Дао М., Джианокополос А.Е., Коновалов Д.А., Смирнов C.B., Солошенко А.Н., Суреш С., Ченг Я., Чоллокуп Н., Швейкин В.П. и др.).

В настоящее время созданы наномеханические испытательные системы, основанные на использовании принципа зондовой сканирующей микроскопии, которые позволяют осуществлять программируемое силовое воздействие на поверхность исследуемого материала с нанометровым разрешением. В качестве зонда обычно используются острые пирамидальные алмазные инденторы Бер-ковича. При этом отслеживаются нагрузка и перемещение индентора как в направлении перпендикулярном, так и в касательном к исследуемой поверхности. Реализация в приборах функций атомно-силовой микроскопии позволяет осуществлять измерение профиля поверхности и его изменения в результате действия индентора. Следует отметить, что развитие приборной базы опережает научно-методические разработки, что не позволяет в должной мере использовать возможности зондовых наномеханических систем для определения механических свойств на субмикро- и наномасштабных уровнях. Необходимость в этих данных связана также и с наблюдаемой тенденцией применения компьютерного проектирования материалов с использованием концептуальных принципов микро(мезо-)механики, в соответствии с которыми можно осуществлять прогнозный расчет свойств материала, если эти свойства известны на более низких масштабных уровнях.

Целью диссертационного исследования являлась разработка методики определения диаграмм деформационного упрочнения поверхностных слоёв металлических материалов по результатам испытаний на вдавливание и царапание трехгранным индентором Берковича, осуществленных с .помощью зондовых наномеханических испытательных систем.

Научная новизна.

Разработана методика определения диаграмм деформационного упрочнения, описываемых двухпараметрической степенной зависимостью, для поверхностных слоев пластичных металлических материалов по результатам испытаний на вдавливание и царапание индентором Берковича, осуществляемых с помощью зондовых наномеханических испытательных систем.

По результатам численного математического моделирования установлены закономерности влияния радиуса скругления вершины индентора на диаграмму вдавливания и напряженно-деформированное состояние при его внедрении в упругопластический материал.

Описаны закономерности переходного процесса от стадии вдавливания индентора Берковича к стадии царапания при проведении испытаний.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Разработанная методика позволяет определять диаграммы деформационного упрочнения, описываемые двухпараметрической степенной зависимостью, для поверхностных слоев пластичных металлических материалов с использованием инструментария современных зондовых наномеханических испытательных систем. Методика использована в ФГУП «Технологический институт новых сверхтвердых материалов» при разработке программного обеспечения для сканирующего зондового микроскопа Наноскан-ЗО и в ИМАШ УрО РАН при исследовании сопротивления деформации поверхностных слоев ряда металлических материалов на приборе Нуэкгоп ТпЬо1пс1еп1ег Т1 900.

На защиту выносятся:

1. Конечно-элементная модель процесса вдавливания и последующего царапания индентором Берковича по схемам «ребром вперед» и «гранью вперед», результаты ее экспериментальной проверки и использования для оценки влияния ряда факторов на результаты испытаний.

2. Методика определения диаграмм деформационного упрочнения в виде двухпараметрической степенной зависимости для поверхностных слоев пластичных металлических материалов по результатам испытаний на вдавливание и царапание индентором Берковича, ее экспериментальная проверка.

3. Результаты практического использования разработанной методики при исследовании прочностных свойств поверхностных слоев ряда металлических материалов на наномеханическом испытательном комплексе Hysitron Tribolndenter TI900.

Публикации и апробация результатов работы.

Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены на следующих конференциях: III Российская научно-техническая конференция «Разрушение, контроль и диагностика материалов и конструкций», Екатеринбург, 2007 г.; Международная школа-семинар «Многоуровневые подходы в физической мезомеханике. Фундаментальные основы и инженерные приложения», Томск, 2008; XVI Зимняя школа по механике сплошных сред «Механика сплошных сред как основа современных технологий», Пермь, 2009 г.; XXXVI и XXXVIII Summer School - Conference «Advanced Problem in Mechanics», С.-Петербург, 2008 и 2010 гг.; II и III Международная конференция «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов», Москва, 2007 и 2009 гг.; IV Российская научно-техническая конференция «Ресурс и диагностика материалов и конструкций», Екатеринбург, 2009; V и VI Российская научно-техническая конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение», Екатеринбург, 2008 и 2010 гг.; 5-й Международный форум «Актуальные проблемы современной науки», Самара, 2010 г.; III Всероссийская конференция «Взаимодействие высококонцентрированных потоков энергии с материалами в перспективных технологиях и медицине», Новосибирск, 2009 г.; III Всероссийская научно-техническая конференция «Безопасность критичных инфраструктур и территорий», Екатеринбург, 2009 г.

Основное содержание работы отражено в 16 публикациях, в том числе в 4 статьях журналов, рекомендованных ВАК России.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка цитируемой литературы, включающего 121 наименование, и 2 приложений. Содержание диссертации изложено на 146 страницах, включая 59 рисунков и 30 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Смирнова, Евгения Олеговна

Выводы

1. Проведены эксперименты и получены диаграммы вдавливания и царапания поверхностных слоев ряда металлических материалов на наномеха-ническом испытательном комплексе Нуэкгоп ТпЬо1пёеп1ег Т1 900.

2. Результаты исследований и их сравнения с расчетом по формуле Д. Тейбора свидетельствуют о возможности применения разработанной методики для определения диаграмм деформационного упрочнения поверхностных слоев металлических материалов в виде степенной двухпараметрической зависимости (2.13).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Создана трехмерная модель процесса вдавливания и последующего царапания индентором Берковича изотропного упругопластического материала с изотропным деформационным упрочнением.

2. Адекватность конечно-элементного моделирования процесса вдавливания индентора и царапания индентором Берковича проверена экспериментально.

3. С использованием разработанной модели установлено, что на диаграммы вдавливания слабо влияют коэффициент трения в законе Амонтона-Кулона, нормальный модуль упругости и коэффициент Пуассона, а определяющим оказывается влияние параметров диаграммы деформационного упрочнения.

4. Показано, что влияние радиуса скругления у вершины индентора Берковича на диаграммы вдавливания следует учитывать при глубине вдавливания менее 250 нм для радиуса скругления вершины индентора R = 100 нм и при глубине вдавливания менее 150 нм для R = 50 нм.

5. По результатам моделирования и проведения экспериментальных исследований изучены закономерности переходного процесса от стадии вдавливания к стадии царапания индентором Берковича. Установлено, что глубина проникновения индентора в пластичный материал немонотонно изменяется в процесс царапания, при этом можно выделить три характерных участка - в начальный момент продольного смещения в условиях действия постоянной нагрузки индентор совершает «нырок», проникая глубже в материал, затем «всплывает» на другой уровень, после чего наблюдается установившийся участок стадии царапания, на котором средняя глубина проникновения индентора остается неизменной. Такой характер диаграммы царапания связан с достижением динамического равновесия между усилием вдавливания и выталкивающей силой, действующими на индентор.

6. Разработана методика определения диаграммы деформационного упрочнения пластичных материалов, описываемой степенным законом (2), по результатам проведения испытаний на вдавливание и царапание индентором Берковича, которая может быть реализована на современных зондовых наномеханических испытательных системах.

7. Создан программный модуль, позволяющий обрабатывать результаты исследований с помощью разработанной методики, который использован в ФГУП «Технологический институт новых сверхтвердых углеродных материалов» при создании программного обеспечения зондового сканирующего микроскопа Наноскан-ЗБ.

8. Показана возможность применения разработанной методики для определения диаграмм деформационного упрочнения поверхностных слоев металлических материалов. Для этого с помощью многофункционального наномеханического комплекса НуБЙгоп ТпЬо1пс1еп1:ог Т1900 были исследованы образцы следующих материалов: медь бескислородная МОб; армко-железо; жаростойкий сплав Ре-Сг-А1 после термодиффузионного алитирования с содержанием алюминия 5, 7 и 13 мае. %; сварное соединение из листов алюминий-литиевого сплава 01420Т.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Смирнова, Евгения Олеговна, 2011 год

1. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 1: Общие вопросы. Контроль проникающими веществами: Практ. пособие / А. К. Гурвич, И. Н. Ермолов, С. Г. Сажин; Под ред. В. В. Сухорукова. М.: Высш. шк., 1992. — 242 с.

2. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. М.: Наука, 1993. — 250 с.

3. Испытания металлов / Сборник статей под ред. К. Нитцше, пер. с нем. М.: Металлургия, 1967. - 452 с.

4. Григорович В.К. Твердость и микротвердость металлов. М.: Наука, 1976.-230 с.

5. Методы испытания на микротвердость. Приборы / Под ред. Хрущова М.М. М.: Наука, 1965. - 264 с.

6. Гудков А.А. Славский Ю.И. Методы измерения твердости металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1982. - 107 с.

7. Матюнин В.М. Методы твердости в диагностики материалов. Состояние, проблемы и перспективы // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2004. - Т. 70. - №6. - С. 37-42.

8. Федосов С.А., Пешек JI. Определение механических свойств материалов микроиндентированием: Современные зарубежные методики. М.: Физический факультет МГУ, 2004. 100 с.

9. ГОСТ 9012-59 Металлы. Метод испытаний. Измерение твердости по Бринеллю.

10. Smith R.L., Sandland G.E. An accurate method of determining the hardness of metals, with particular reference to those of a degree of hardness // Proc. of the Inst. Mech. Eng. 1922. - V.l. - P. 623-641.

11. ГОСТ 9013-59 Металлы. Метод испытаний. Измерение твердости по Роквеллу.

12. Grodzinski P. An apparatus for the indentation data continuous recording //Plastics. 1953. - V.l8. - P. 312-314.

13. Булычев С.И., Алехин В.П., Шоршоров М.Х. Терновский А.П., Шнырев Г.Д. Определения модуля Юнга по диаграмме вдавливания индентора // Заводская лаборатория. 1975. - Т. 41. - № 9. с. 1137-1140.

14. Алехин В.П., Булычев С.И. Расчет механических характеристик при испытании на вдавливание с учетом упругих деформаций // Физика и химия обработки материалов. 1978. - № 3. - С. 134-138.

15. Булычев С.И., Алехин В.П. Метод кинетической твердости и микротвердости в испытаниях вдавливанием индентором // Заводская лаборатория, 1987, № 11. С. 76-79.

16. Булычев С.И., Алехин В.П. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора. М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

17. Oliver W.C., Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load-displacement sensing indentation experiments // Mater.Res. 1992. - V. 7. - № 6. - P. 1564-1583.

18. Мощенок В.И. Современные методы определения макро-, микро-, нанотвердости материалов. Инженерия поверхности и реновация изделий: Материалы 9-й Международной научно-техн. конф., 25-29 мая 2009 г., г. Ялта. -Киев: ATM Украины, 2009. С. 139-140.

19. Головин Ю.И. Наноиндентирование и его возможности. М.: Машиностроение, 2009. - 312 с.

20. Loubet J.L., Georges L.M., Meille G. Vickers indentation curves of elasto-plastic materials в книге Microindentation techniques in materials science and engineering // Под ред. Blau P.J., Lawn B.R. ASTM, Philadelphia - 1986. -C. 72-89

21. Hainsworth S.V., Chandler H.W., Page T.F. Analysis of nanoindentation load-displacement loading curves // J. Mater. Res. 1996. - № 11. - C. 1987-1995.

22. Cheng Y.-T., Cheng C.-M. Further analysis of indentation loading curves: Effects of tip rounding on mechanical property measurements // J. Mater. Res. — 1998. — № 13. — C. 1059-1064.

23. Sakai M. Energy principle of the indentation-induced inelastic surface deformation and hardness of brittle materials // Acta Metal. Mater. 1993. - № 41. -C. 1751-1758.

24. Gubisza J.3 Juhasz A., Lendvai J. A new method for hardness determination from depth sensing indentation tests // J. Mater. Res. 1996. - № 11. -C. 2964-2967.

25. Cheng Y.-T., Cheng C.-M. Relationships between hardness, elastic modulus, and the work of indentation // Appl. Phys. Lett. 1998. - V. 73. - №5. -C. 614-615

26. Tabor D. The hardness of metals. Clarendon Press, Oxford, 1951. -171 p.

27. Склерометрия. Теория, методы, испытания: Сб. науч. трудов / Под. ред. М.М. Хрущева. 1961. - 230 с.

28. Марковец М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. — М.: Машиностроение, 1979. 191 с.

29. Ибатуллин И. Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев. — Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. -387 с.

30. Давиденков Н.Н. Некоторые проблемы механики материалов. Л.: Лениздат, 1943.-152 с.

31. Матюнин В.М., Волков П.В. Бусуркин Д.В Испытания материалов царапанием // Технология металлов. 2000. № 2. С. 27-30.

32. Матюнин В.М. Методы и средства безобразцовой экспресс-оценки механических свойств конструкционных материалов. М.: Изд-во МЭИ, 2001. -94 с.

33. Jardret V., Zahouani H., Loubet J.L., Mathia T.G. Understanding and quantification of elastic and plastic deformation during a scratch test // Wear . 1998. -№218.-P. 8-14.

34. Матюнин B.M., Волков П.В., Сайдахмедов P.X. и др. Определение механических свойств и адгезионной прочности ионно-плазменных покрытий склерометрическим методом // МИТОМ. 2002. - № 3. - С. 36-39.

35. Белл Дж.Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел. М.: ГРФМЛ, 1984. - 600 с

36. Панин В.Е., Егорушкин В.Е., Панин А.В, Физическая мезомеханика деформируемого твердого тела как многоуровневой системы. I. Физические основы многоуровневого подхода // Физ. мезомех. — 2006. -Т. 9. — № 3. -С. 9-22.

37. Giannakopoulos А.Е., Suresh S. Determination of elastoplastic properties by instrumented sharp indentation // Scripta materialia. 1999. - V. 40, -№ 10.-P. 1191-1198

38. Venkatesh T.A., Van Vliet K.J., Giannakopoulos A.E., Suresh S. Determination of elasto-plastic properties by instrumented sharp indentation: guidelines for property extraction // Scripta materialia. 2000. - V. 42. - № 9. -P. 833-839.

39. Dao M., Chollacoop N., Van Vliet K.J., Venkatesh T.A., Suresh S. Computational modeling of the forward and reverse problems in instrumented sharp indentation // Acta materialia. 2001. - V. 49. - P. 3899-3918.

40. Bucaille J.L., Stauss S., Felder E., Michler J. Determination of plastic properties of metals by instrumented indentation using different sharp indenters // Acta materialia.-2003.-V. 51.-P. 1663-1678.

41. Chollacoop N., Dao M., Suresh S. Depth-sensing instrumented indentation with dual sharp indenters I I Acta materialia. 2003. - V. 51. -P. 3713-3729.

42. Ogasawara N., Chiba N., Xi Chen. Measuring the plastic properties of bulk materials by single indentation test // Scripta materialia. 2006. - V. 54. -P. 65-70.

43. Смирнов C.B., Швейкин В.П. Метод определения диаграмм упрочнения отдельных структурных составляющих в многокомпонентных системах // Физика металлов и металловедение. — 1995. Т. 80. - № 1. -С. 145-151.

44. Бакиров М.Б., Зайцев М.А., Фролов И.В. Математическое моделирование процесса вдавливания сферы в упругопластическое полупространство // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. -Т 67.-№ 1.С. 37-47.

45. Коновалов Д.А., Смирнов С.В., Вичужанин Д.И. Определение сопротивления деформации по результатам вдавливания конических инденторов // Известия вузов. Черная металлургия. 2007, - № 3. - С. 69-70.

46. Смирнов С.В., Швейкин В.П. Исследование деформационного упрочнения многофазных материалов на микроуровне // Физика металлов и металловедение. 1995. - Т. 80. -№ 1. - С. 152-159.

47. Смирнов С.В., Смирнов В.К., Солошенко А.Н., Швейкин В.П.

48. Определение коэффициентов в функциональной зависимости сопротивления деформации по результатам вдавливания конического индентора // Металлы. -1998.-№6.-С 91-94.

49. Смирнов С.В., Смирнов В.К., Солошенко А.Н., Швейкин В.П. Определение сопротивления деформации по результатам внедрения конического индентора // Кузнечно-штамповочное производство. 2000. - № 8. - С. 3-6.

50. Giannakopoulos А.Е., Larsson P.L. Analysis of Vickers indentation // Int. J. Solids Struct. 1994. - № 31. - P. 2679-2708.

51. Zeng К., Soderlund E., Giannakopoulos A.E., Rowcliffe D.J. Controlled indentation: a general approach to determine mechanical properties of brittle materials // Acta materialia. 1996. - V. 44. - № 3. - P. 1127-1141.

52. Zeng K., Chiu C.-H. An analysis of load-penetration curves from instrumented indentation // Acta materialia. 2001. - V. 49. - P. 3539-3551.

53. Bolshakov A., Pharr G.M. Influences of pileup on the measurement of mechanical properties by load and depth sensing indentation techniques // J. Mater. Res.-1998.-V. 13.-№4.-P. 1049-1058.

54. Cheng Y.T., Cheng C.M. Scaling approach to conical indentation in elastic-plastic solids with work hardening // J. Appl. Phys. 1998. - V. 84. - № 3. -P. 1284-1291.

55. Cheng Y., Cheng C. Can stress-strain relationships be obtained from indentation curves using conical and pyramidal indenters? // J. Mater. Res. 1999. - V. 14. - № 9. - P. 3493-3496.

56. Larsson P-L. Investigation of sharp contact at rigid-plastic conditions // Int. J. Mech. Sci. 2001. - № 43. - P. 895-920.

57. Carlsson S., Larsson P.-L. On the determination of residual stress and strain fields by sharp indentation testing. Part I: theoretical and numerical analysis // Acta Materialia. - 2001. - V. 49. - № 12. - P. 2179-2191.

58. Васаускас C.C., Жидонис В.Ю. Диаграмма твердости и её применение для определения характеристики прочности металлов // Заводская лаборатория. 1962. - № 5. - С. 605-608.

59. Atkins A.G., Tabor D. Plastic indentation in metals with cones // J. Mech. Phys. Solids. 1965.-№ 13.-P. 149-164.

60. Cheng Y.-T., Li Z. Hardness obtained from conical indentation with various cone angles // J. Mater. Res. 2000. - V. 15. - № 12. - P 2830-2835.

61. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. Пер. с англ. -М.: Мир, 1985.-510 с.

62. Koeppel B.J., Subhash G. Characteristics of residual plastic zone under static and dynamic Vickers indentations // Wear. 1999. - T. 224. — № 1. -C. 56-67.

63. Коновалов Д.А., Смирнов C.B., Коновалов A.B. Определение кривых деформационного упрочнения металлов по результатам вдавливания конических инденторов // Дефектоскопия. 2008. — № 12. — С. 55-63.

64. Марковец М.П. Упрощенные методы определения механических свойств по твердости // Заводская лаборатория. 1954. - № 8. - С. 963-969.

65. Марковец М.П. О методике определения характеристик пластичности безобразцовым методом // Заводская лаборатория. 1963. - Т. 19. -№ 8. - С. 978-980.

66. Смирнов С.В., Пугачева Н.Б., Тропотов А.В., Солошенко А.Н. Сопротивление деформации структурных составляющих сложнолегированной латуни // Физика металлов и металловедение. 2001. - Т. 91. - № 2. -С. 106-111.

67. Смирнов С.В., Пугачева Н.Б., Мясникова М.В., Матафонов П.П., Полковников Т.В. Микромеханика разрушения и деформации латуни // Физическая механика. Спец. выпуск. 4.1. 2004. - № 7. - С. 165-168.

68. Левашов Е.А. Обеспечение единства измерений физико-механических и трибологических свойств наноструктурированных поверхностей // Нанометр. Нанотехнологическое сообщество, 2009. URL: http://nanometer.ru

69. Qin J., Huang Y., Hwang K.C., Song J., Pharr G.M.The effect of indenter angle on the microindentation hardness // Acta materialia. 2007. - V. 55. -№ 18.-P. 6127-6132.

70. Pelletier U H., Krier J., Cornet A., Mille P. Limits of using bilinear stress-strain curve for finite element modeling of nanoindentation response on bulk materials // Thin Solid Films. 2000. - V. 379. - P. 147-155.

71. Gouldstone A., Koh H.-J., Zeng K.-Y. Discrete and continuous deformation during nanoindetation of thin films // Acta materialia. 2000. - V. 48. -P. 2277-2295.

72. Ma D., Zhang Т., Ong C.W. Evaluation of the effectiveness of representative method for determining Young's modulus and hardness from instrumented indetation date // J. Mater. Res. 2006. - V. 21. - № 1. - P. 225-233.

73. Cheng Y., Cheng C. Scaling dimensional analyses, and indentation measurement // Mater. Sci. Eng. 2004. - R. 44. - P. 91-149.

74. Нохрин A.B, Макаров И.М. Исследование зеренной структуры нано- и микрокристаллических металлов методом атомно-силовой микроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2002. - Т 68. -№ 1.-С. 70-79.

75. Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. М.: Машиностроение. -2007.-496 с.78. lost, A.; Bigot, R. Indentation size effect: Reality or artefact // J. Mater. Sci. 1996. - № 13. - P. 3573-3577.

76. Sanin O., Uzun O., Kolemen U., Duzgun В., Usar N. Indentation size effects and microhardness study of P~Sn single crystals // Chinese Physics Letters. 2005. - V. 22. - № 12. - P. 3137-3140.

77. Nix W.D., Gao H. Indentation size effects in crystalline materials: A law for strain gradient plasticity. // J. Mech. Phys. Solids. 1998. - V. 46. - № 3. -P. 411-425.

78. Конева H.A., Козлов Э.В. Структура и механические свойства нанополикристаллов // Перспективные материалы. 2009. - Т. 3. - С. 55-140.

79. Fleck N.A., Hatchinson J.W. A phenomenological theory for strain gradient effects in plasticity // J. Mech. Phys. Solids. 1993. - V. 41. -P. 1825-1857.

80. Li H., Bradt R.C. The microhardness indentation load size effect in rutile and cassiterite single crystals // J. Mater. Sci. 1993. - V. 28. - № 4. - P. 917-926.

81. Atkinson M. Origin of the size effect in indentation of metals // Int. J. Mech. Sci. 1991. - V. 33. - № 10. - P. 843-850.

82. Robertson C.F., Fivel M. A Study of the Submicron Indent-Induced plastic deformation // J. Mater. Res. 1999. - V. 14. - № 6. - P. 2251-2258.

83. Fivel M.C., Robertson C.3 Canova G.R., Boulanger L. Three dimensional modeling of indent-induced plastic zone at a mesoscale // Acta Materialia. 1998.- V. 46. № 17. - P. 6183-6194.

84. Bahr D.F., Wilson D.E., Crowson D.A. Energy considerations regarding yield points during indentation // J. Mater. Res. 1999. - V. 14. - № 6. -P. 2269-2275.

85. Панин B.E., Лихачев B.A., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985. - 229 с.

86. Панин В.Е., Гриняев Ю.В., Данилов В.И. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. - 255с.

87. Панченко Е.В., Скаков Ю.А., Кример Б.И. Лаборатория металлографии. М.: Металлургия, 1965. - 439 с.

88. Баранова Л.В., Демина Э.Л. Металлографическое травление металлов и сплавов: Справ. Изд. — М.: Металлургия, 1986. — 256 с.

89. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. Изд. 2-е, испр. М.: Едиториал УРСС, 2004. - 272 с.

90. Басов К.A. ANSYS: справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005.-640 с.

91. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ.-М.: Мир, 1986.-е. 318.

92. APDL Programmer's Guide. ANSYS Release 9.0 Documentation. Canonsburg: ANSYS Inc.

93. Tang K.C., Faulkner A., Schwarzer N., Arnell R.D., Richter F. Comparison between an elastic-perfectly Plastic F.E.M. and a purely elastic analytical model for a spherical indenter on a layered substrate // Thin Solid Films. -1997.-№30.-P. 177-188.

94. Subhash G., Zhang W. Investigation of the overall friction coefficient in single-pass scratch test // Wear. 2002. - № 252. - P. 123-134.

95. Qin J., Huang Y., Hwang K.C., Song J., Pharr G.M. The effect of indenter angle on the microindentation hardness // Acta Materialia. 2007. - V. 55. -P. 6127-6132.

96. ГОСТ 25.503-97 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие.

97. Сорокин В.Г., Волосникова А.В., Вяткин С.А. и др. Марочник сталей и сплавов / Под общ. ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. - 640 с.

98. Li M., Chen W.M., Liang N.-G., Wang L.D. A numerical study if indentation using indenters of different geometry // J. Mater. Res. 2004. - V. 19.- № 1. P. 73-78.

99. Ma D., Zhang Т., Ong C.W. Evaluation of the effectiveness of representative method for determining Young's modulus and hardness from instrumented indetation date // J. Mater. Res. 2006. - V. 21. - № 1. - P. 225-233.

100. Wang L., Roklin S.I. On determination of materials parameters from loading and unloading responses in nanoindentation with a single sharp indenter // J. Mater. Res. 2006. - V. 21. - № 4. - P. 995-1011.

101. Sreeranganathan A., Gokhale A., Tamirisakandala S. Determination of local constitute properties of titanium alloy matrix in boron-modified titanium alloys using spherical indentation // Scripta Mater. 2008. - V. 58. - № 1. - P. 114-117.

102. Машиностроение. Энциклопедический справочник. В 15 томах. Т. 3. / Под ред. Чудакова Е.А. Изд.: МАШГИЗ, 1947. - 712 с.

103. Пугачева Н.Б., Смирнов С.В., Антенорова Н.П., Мясникова М.В., Экземплярова Е.О. Неоднородность структуры и распределения нормального модуля упругости в сварном алюминиевом соединении // Вестник УГТУ-УПИ.- 2006. № 11.-С. 134-139.

104. Булычев СИ., Алехин В.П., Шоршоров М.Х. и др. Определение модуля Юнга по диаграмме вдавливания индентора // Заводская лаборатория. -1975.-№9.-С. 79-83.

105. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981. -416 с.

106. Косицын С.В., Пугачёва Н.Б. Повышение жаростойкости металлических блоков-носителей катализатора методом газофазного алитирования // Кинетика и катализ. 1998. Т. 39. - № 5. - С. 707-712.

107. Корнилов И.И. Железные сплавы. Сплавы железо-хром-алюминий. Т. 2. Л.: Издательство АН СССР, 1945. - 416 с.

108. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: Справ, изд. / Банных О.А., Будберг П.Б., Алисова С.П. и др.- М.: Металлургия, 1986. 440 с.

109. Кубашевски.О. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа / Справ, изд. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1985. - 184 с.

110. Пугачева Н.Б., Экземплярова Е.О., Задворкин С.М. Влияние алюминия на структуру и физические свойства сплавов Fe-Cr-Al // Металлы.- 2006. № 1. - С.68-75.

111. Кроха В.А. Упрочнение металлов при холодной пластической деформации: Справочник. -М.: Машиностроение, 1980. — 157 с.

112. Milman Yu.V., Galanov В.A., Chugunova S.I. Plasticity characteristic obtained through hardness measurement. Overview 107 // Acta metal. Mater. 1993.- V.41. -№ 9. P. 2523-2532.

113. Kramer D.E., Yoder K.B., Gerberich W.W. Surface constrained plasticity: oxideruptureand the yield point process // Phil. Mag. A. 2001. - V.81.- № 8. P. 2033-2058.

114. Van Vliet K.J., Li J., Zhu Т., Yip S., Suresh S. Quantifying theearly stage of plasticity through nanoscale experiments and simulation // Phys. Rev. B.- 2003. V. 67. - P. 104105-104115.

115. Minor A.M., Lilleodden E.T., Stach E.A., Morris J.W. Direct observations of incipient plasticity during nanoindentation of A1 // J. Mater. Res. -2004.-V. 19.-№ l.-P. 176-182.документ об использовании результатов работы1. УТВЕРЖДАЮ»результатов НИР

116. Настоящим актом подтверждается, что результаты работы

117. Вид и характеристики результатов:

118. Модель процесса вдавливания и царапания упруго-пластического материала.

119. Методика определения диаграммы сопротивления деформации по результатом наноскретч-теста индентором Берковича, основанная на использовании разработанной модели.

120. Характер использования: В программном обеспечении сканирующего нанотвердомера «Наноскан-ЗО».

121. Настоящее заключение основанием для финансовых или иных претензий не является.

122. От разработчиков: От предприятия:

123. Руководитель работы Зав. отделомГ1. Ответственный исполнитель

124. С.В. Смирнов К.В. Гоголинский1. Е.О. Экземплярова1. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВа)33О.882. л пЗ 42 ^-124.041361.»**ле,.'зо.оо