Оцінка ступеня масштабного ефекту при індентуванні силікатних стекол технічного та оптичного призначення
DOI:
https://doi.org/10.20535/.2024.XXIV.316193Ключові слова:
силікатне скло, індентування, індентор Віккерса, твердість, масштабний (розмірний) ефектАнотація
ПРОБЛЕМАТИКА. Визначення твердості при індентуванні знаходить широке застосування в науково-дослідних та виробничих роботах, що обумовлено такими його перевагами як зручність, доступність та ефективність методики. Проте величина твердості залежить від прикладеного навантаження або глибини проникнення індентора вглиб матеріалу. Це явище отримало назву масштабного або розмірного ефекту при індентуванні (ISE ефект). Задача визначення ступеня масштабного ефекту з можливістю його подальшого використання в розрахунках залишається актуальною і потребує уваги під час створення відповідальних елементів конструкцій.
МЕТА ДОСЛІДЖЕНЬ. Кількісна оцінка ступеня масштабного ефекту при індентуванні силікатного скла технічного та оптичного призначення.
МЕТОДИКА РЕАЛІЗАЦІЇ. Експериментальний метод полягав у виконанні індентувань стандартним індентором Віккерса полірованих поверхонь зразків силікатного скла в мікро- та макродіапазонах прикладеного навантаження. Досліджені звичайне флоат-скло для технічних застосувань та оптичне скло тяжкий флінт ТФ-2. Реалізовано підхід використання емпіричних співвідношень для визначення параметру, що описує величину масштабного ефекту при індентуванні.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ. Для одержаних експериментальних даних побудовані залежності зміни величини твердості за Віккерсом HV в умовах збільшення застосованого навантаження, що демонструє прямий масштабний ефект, який призводить до зниження твердості на 25…50%. Опис результатів досліджень за допомогою емпіричних співвідношень у вигляді рівнянь лінійної регресії дозволив отримати оцінку ступеня масштабного ефекту при індентуванні.
ВИСНОВКИ. У випробуваннях на твердість за Віккерсом поверхонь зразків силікатного скла продемонстровано прояв масштабного ефекту. Його кількісна оцінка одержана з використанням методу регресійного аналізу під час обробки емпіричних даних. Наведено дані із літературних джерел, які свідчать, що оксидне скло з найбільшою пластичною деформативністю характеризується найбільшим ступенем масштабного ефекту.
Посилання
Матюнин В. М., Дубов А. А., Марченков А. Ю. Масштабный фактор при определении твердости металлических материалов / В. М. Матюнин, А. А. Дубов, А. Ю. Марченков // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2009. – Том 75. – №9. – С. 59 – 62.
Мощенок В. І., Мощенок В. В. Розмірний ефект у процесі вимірювання твердості за Віккерсом / В. І. Мощенок, В. В. Мощенок // Вісник ХНАДУ. – 2022. – Вип. 97. – С. 65 – 69.
Наконечники и бойки алмазные к приборам для измерения твердости металлов и сплавов. Технические условия. ГОСТ 9377-81. – М.: Издательство стандартов, 1987. – 11 с.
Standard test method for Vickers indentation hardness of advanced ceramics. ASTM C1327-15 (2019). – ASTM International, West Conshohocken, PA, 2019. – 10 p. – (International Standard).
Gogotsi G. A., Mudrik S. P. Glasses: New approach to fracture behavior analysis // J. Non-Crystal. Sol. – 2010. – 356. – Р. 1021 – 1026.
Гогоци Г. А., Галенко В. И., Мудрик С. П., Озерский Б. И., Хворостяный В. В., Христевич Т. А. Разрушение стекла при краевом скалывании / Г. А. Гогоци, В. И. Галенко, С. П. Мудрик, Б. И. Озерский, В. В. Хворостяный, Т. А. Христевич // Проблемы прочности. – 2007. – №6. – С. 103 – 112.
Хворостяный В. В. Оценка твердости керамических материалов при царапании поверхности образцов индентором Роквелла / В. В. Хворостяный // Сб. матер. науч. чтений им. чл.-кор. РАН И. А. Одинга «Механические свойства современных конструкционных материалов» (Москва, 6 – 7 сентября 2016 г.). – Москва, 2016. – С. 136 – 137.
Golovin Yu. I. Nanoindentation and Mechanical Properties of Solids in Submicrovolumes, Thin Near-Surface Layers, and Films: A Review / Yu. I. Golovin // Physics of the Solid State. – 2008. – Vol. 50, No. 12. – Р. 2205-2236.
Bernhardt E. O. Űber die Mikrohärte der Feststoffe im Grenzbereich des Kick’schen Ähnlichkeitssatzes / E. O. Bernhardt // International Journal of Materials Research. – 1941. – Vol. 33, No. 3. – P. 135 – 144.
Smedskjaer M. M. Indentation size effect and the plastic compressibility of glass / M. M. Smedskjaer // Applied Physics Letters. – 2014. – 104. – 251906. – P. 1 – 3.
Сандитов Д. С., Сангадиев С. Ш., Сандитов Б. Д. Пластичность и вязкость стеклообразных материалов / Д. С. Сандитов, С. Ш. Сангадиев, Б. Д. Сандитов // Деформация и разрушение материалов. – 2013. – № 3. – С. 2 – 7.
Argon A. S. The physics of deformation and fracture of polymers. New York: Cambridge Univ. Press. – 2013. – 532 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Вадим Хворостяний, Микола Долгов, Максим Цисар, Володимир Бодунов, Роман Старинко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
