Определение напряжения скольжения и двойникования при микроиндентировании монокристаллов стали Гадфильда

Д.В. Лычагин ORCID logo , А.В. Филиппов, О.С. Новицкая ORCID logo , А.В. Колубаев ORCID logo показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 16 июля 2020; Исправлена: 13 сентября 2020; Принята: 15 сентября 2020
Цитирование: Д.В. Лычагин, А.В. Филиппов, О.С. Новицкая, А.В. Колубаев. Определение напряжения скольжения и двойникования при микроиндентировании монокристаллов стали Гадфильда. Письма о материалах. 2020. Т.10. №4. С.451-456
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-4-451-456

Аннотация

Показана избирательность систем сдвига при микроиндентировании монокристаллов стали Гадфильда пирамидкой Виккерса в соответствии с расчетным значением фактора Шмида для систем скольжения.Методическую задачу представляет согласование результатов испытаний микро- и нанотвердости инденторами разной формы. При измерениях твердости кристаллографически анизотропных материалов, таких как монокристаллы или отдельные зерна поликристалла, требуется учесть, как влияет ориентация наконечника в форме пирамиды на полученные результаты. Исследования проводили для наконечника с четырьмя гранями (пирамидка Виккерса) при измерениях микротвердости на монокристаллах стали Гадфильда. Измерение твердости было выполнено для кристаллографических плоскостей {110} и {112} и разных ориентаций граней пирамидки. Был произведен расчет номинальных действующих напряжений сдвига систем скольжения и двойникования для рассматриваемых случаев. Результаты расчетов сопоставили с ориентацией следов сдвига на поверхности грани около отпечатка индентора Виккерса. Следы сдвига образуются при деформации по максимально нагруженным системам скольжения или двойникования. Вокруг отпечатка можно наблюдать следы сдвига от всех октаэдрических плоскостей возможных для данной кристаллографической ориентации поверхности. Деформационные домены наблюдаются около граней пирамидки. Домены сдвига — это области кристалла, в которых действуют отдельные системы сдвига из возможных. Действующие системы сдвига зависят от геометрического расположения граней индентора относительно плотноупакованных плоскостей. Только в отдельных случаях можно утверждать о преимущественной роли двойникования. Как правило, анализ следов сдвига не позволяет однозначно судить о преобладании механизма скольжения или двойникования в локальной области вблизи отпечатка индентора. Действующие системы скольжения и двойникования определяют особенности деформации вблизи отпечатка и его формоизменение.

Ссылки (18)

1. R. F. Bishop, R. Hill, N. F. Mott. Proc. Phys. Soc. 57, 147 (1945). Crossref
2. D. M. Marsh. Proc. Roy. Soc. A. 279, 420 (1964).
3. K. L. Johnson. Contact mechanics. Cambridge University Press (1985) 452 p. Crossref
4. R. W. Armstrong, W. L. Elban, S. M. Walley. Int. J. Mod. Phys. B. 27 (8), 1330004 (2013). Crossref
5. M. Liu. Crystal plasticity and experimental studies of nanoindentation of aluminium and copper: Ph. D. Thesis. University of Wollongong, Australia (2014).
6. J. Alcala, O. Casals, J. Ocenasek. J. Mech. Phys. Solids. 56, 3277 (2008). Crossref
7. Y. Liu, B. Wang, M. Yoshino, S. Roy, H. Lu, R. Komanduri. J. Mech. Phys. Solids. 53, 2718 (2005). Crossref
8. B. Eidel. Acta Mater. 59, 1761 (2011). Crossref
9. N. Zaafarani, D. Raabe, R. N. Singh, F. Roters, S. Zaefferer. Acta Mater. 54, 1863 (2006). Crossref
10. S. Chen, Y. Miyahara, A. Nomoto. Phil. Mag. Lett. 98 (11), 473 (2018). Crossref
11. T. Chen, L. Tan, Z. Lu, H. Xu. Acta Mater. 138, 83 (2017). Crossref
12. M. Rester, C. Motz, R. Pippan. Scripta Mater. 59, 742 (2008). Crossref
13. M. M. McCann. Nanoindentation of Gold Single Crystals: Ph. D Thesis. Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg (2004).
14. A. I. Tyurin, S. D. Victorov, A. N. Kochanov, A. V. Shuklinov, T. S. Pirozhkova. AIP Conf. Proc. 1783, 020227 (2016). Crossref
15. N. L. Sizova. Crystallography Reports. 61 (3), 425 (2011). (in Russian) [Н. Л. Сизова. Кристаллография. 61 (3), 425 (2011).]. Crossref
16. B. Lv, M. Zhang, F. C. Zhang, C. L. Zheng, X. Y. Feng, L. H. Qian, X. B. Qin. Int. J. Fatigue. 44, 273 (2012). Crossref
17. D. L. Merson, D. E. Mesheryakov, A. Vinogradov. Progress in acoustic emission XIV. The Japanese Society for NDI (2008) pp. 115 -120.
18. I. Karaman, H. Sehitoglu, K. Gall, Y. I. Chumlyakov, H. J. Maier. Acta Mater. 48, 1345 (2000). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Государственное задание Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук - проект III.23.2.4