Особенности формирования микро- и мезоскопических уровней пластической деформации кристаллов при действии сосредоточенной нагрузки
|
СтатусДиссертация была зашищена 22 апреля 2005Утверждена Национальным Советом 23 июня 2005 Автореферат – 0.62 Mb / на румынском |
Аннотация
В работе представлены результаты исследования серии кристаллов KCl, LiF, CaF2, MgO, GaP, Si, Bi-Sb, ZnIn2S4, SiO2 при микро- и наноиндентировании. Это позволило проследить за особенностями процесса деформированния в зависимости от типа кристаллической структуры материала и, в частности, от изменения подвижности дислокаций. На основе комплексного исследования деформированных областей вокруг отпечатков, включающего микроструктурный и рентгеноструктурный анализы, изучение дислокационных структур, тонкой структуры рельефа поверхности на AFM, поведения кривых наноиндентирования h (P), было показано, что уменьшение подвижности дислокаций ведет к интенсификации ротационной пластичности и вовлечению в процесс других механизмов пластической деформации, таких как двойникование, фазовый переход, уплотнение материала под индентором. Переход от трансляционной пластичности к ротационно-трансляционной пластичности означает переход на новый, более высокий уровень пластической деформации – мезоуровень, когда исчерпаны все возможности предыдущего микроскопического уровня.
Впервые было проведено сравнение деформированных областей вокруг отпечатков, выполненных при микро- и наноиндентировании, выявлены их общие и специфические особенности. На основе расчетов было показано, что степень деформации, создаваемая индентором Берковича (наноиндентирование), выше степени деформации от индентора Виккерса (микроиндентирование), особенно на начальной стадии погружения индентора в материал, что является причиной большего вклада ротационной пластичности и повышенного трещинообразования при наноиндентировании по сравнению с микроиндентированием.
Помимо (i) уменьшения подвижности дислокаций, обусловленного спецификой кристаллической структуры, и (ii) увеличения степени деформации, связанного с типом индентора, было установлено еще два фактора, способствующие интенсификации ротационных процессов, – (iii) понижение температуры деформирования и (iv) увеличение нагрузки на индентор.
В работе впервые был выполнен количественный и качественный анализ восстановления глубины отпечатков, что позволило выделить два характерных этапа в процессе их восстановления: (i) упругий – во время разгружения, (ii) пластический – после полного снятия нагрузки. Установлен и аргументирован вклад каждого из этих этапов в общий процесс восстановления отпечатка в зависимости от структурного типа материала, а именно, от типа атомной связи в кристалле.
Построены и изучены зависимости микротвердости и нанотвердости от величины приложенной нагрузки и предложено объяснение выявленной общей тенденции увеличения твердости с уменьшением нагрузки, суть которой состоит в существовании двух механизмов образования дислокаций в процессе пластической деформации при микро- и наноиндентировании: размножение существующих дислокаций и зарождение новых. Изменение их относительного количества в деформируемой области с уменьшением ее размера ведет к значительным изменениям величины напряжений и, соответственно, твердости.
Официальные оппоненты
- Teodor Şişianu
доктор хабилитат, профессор - Maria Linte
доктор, доцент
Диссертации
