ВИКОРИСТАННЯ ТЕОРЕТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ МІКРОТВЕРДОСТІ БРОНЗОВИХ МАТРИЧНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ, АРМОВАНИХ КЕРАМІКОЮ

Анотація

Основу матричного матеріалу складали порошки Cu–10Sn з розміром  частинок <44 мкм, для армування використано порошки SiC (<45 мкм) і B₄C (<45 мкм). Композитні матеріали виготовлено методом порошкової металургії. Досліджено їх механічні властивості за допомогою цифрового мікротвердоміра Shimadzu HMV-2, а також проаналізовано та узагальнено зображення композитних матеріалів Cu–10Sn/B₄C та Cu–10Sn/SiC, отримані за допомогою оптичного мікроскопа та сканувального електронного мікроскопа. Зображення показують, що керамічні частинки рівномірно розподілені в матриці Cu–10Sn. Механічні властивості армуючих матеріалів визначено методом випробування на мікротвердість за Вікерсом. Зниження значень мікротвердості всіх зразків зі збільшенням прикладеного навантаження вказує на ефект розміру відбитка (ISE). Також були розраховані такі параметри, як модуль пружності (E), умовна границя плинності матеріалу при деформації під індентором (Y) та критичний коефіцієнт інтенсивності напружень (K_Ic), які є настільки ж важливими для характеризації механічних властивостей матеріалів, як і твердість. Значення E, Y та K_Ic, що залежать від навантаження, зменшуються як зі збільшенням вмісту B₄C та SiC, так і з підвищенням прикладеного навантаження. В літературі описано різні моделі для пояснення «ефекту розміру відбитка / зворотного розмірного ефекту» (ISE/RISE). Для порівняльного дослід­ження мікротвердості залучено закон Мейєра, моделі пропорційного опору зразка (PSR), моделі пружної/пластичної деформації (EPD) та підхід Хейса–Кендалла. Згідно з результатами дослідження, зразки продемонстрували поведінку ISE. Навантаження, що було застосовано до цих зразків, спричинило як пружну, так і пластичну деформацію. Серед розглянутих моделей підхід Хейса–Кендалла виявився найбільш придатним для визначення мікромеханічних власти­востей та поведінки ISE зразків.