Efekt velikosti odsazení - Indentation size effect - Wikipedia

Vyšší hodnoty tvrdosti jsou měřeny při nižších hloubkách odsazení, které odpovídají menším odsazeným plochám. Předpokládá se, že nárůst měřené tvrdosti je výsledkem geometricky nezbytných dislokací. je tvrdost způsobená pouze statisticky uloženými dislokacemi bez dopadu geometricky nezbytných dislokací.

The efekt velikosti odsazení (ISE) je pozorování, které tvrdost má tendenci se zvyšovat, protože velikost odsazení se zmenšuje v malém měřítku.[1][2] Pokud je během testování materiálu vytvořena zarážka (jakákoli malá značka, ale obvykle vytvořená speciálním nástrojem), tvrdost materiálu není konstantní. V malém měřítku budou materiály ve skutečnosti tvrdší než v makroměřítku. U konvenčního efektu velikosti odsazení platí, čím menší je odsazení, tím větší je rozdíl v tvrdosti. Účinek byl viděn nanoindentace a mikroindentační měření v různých hloubkách. Dislokace zvýšit tvrdost materiálu zvýšením proudové napětí prostřednictvím mechanismů blokujících dislokaci.[3][je zapotřebí objasnění ] Materiály obsahují statisticky uložené dislokace (SSD), které jsou vytvořeny homogenním kmenem a jsou závislé na materiálu a podmínkách zpracování.[4] Geometricky nutné dislokace (GND) na druhé straně jsou vytvořeny, kromě statisticky přítomných dislokací, k udržení kontinuity v materiálu.

Tyto dodatečné geometricky nutné dislokace (GND) dále zvyšují napětí v toku v materiálu, a tím i měřenou tvrdost. Teorie naznačuje, že tok plastů ovlivňují oba kmen a velikost deformačního gradientu v materiálu.[5][6] Menší odrážky mají vyšší gradienty deformace ve vztahu k velikosti plastické zóny, a proto mají u některých materiálů vyšší naměřenou tvrdost.

Indent tip generující geometricky nutné dislokace

Z praktických důvodů tento efekt znamená, že tvrdost v nízkých mikro a nano režimech nelze přímo porovnávat, pokud se měří s použitím různých zátěží. Výhodou tohoto účinku je však to, že jej lze použít k měření účinků gradientů kmene na plasticita. Bylo vyvinuto několik nových modelů plasticity s využitím údajů ze studií vlivu velikosti odsazení,[4] které lze aplikovat na situace s vysokým napětím, jako jsou tenké vrstvy.[7]

Reference

  1. ^ Pharr, George M .; Herbert, Erik G .; Gao, Yanfei (červen 2010). „Efekt velikosti odsazení: kritické posouzení experimentálních pozorování a mechanických interpretací“. Roční přehled materiálového výzkumu. 40 (1): 271–292. Bibcode:2010AnRMS..40..271P. doi:10.1146 / annurev-matsci-070909-104456. ISSN  1531-7331.
  2. ^ Sargent, PM (1985), „Použití vlivu velikosti odsazení na mikrotvrdost pro charakterizaci materiálů“, Mikroindentační techniky v materiálových vědách a inženýrství, ASTM International, str. 160–160–15, doi:10,1520 / stp32956s, ISBN  978-0-8031-0441-9
  3. ^ Askeland, Donald R. (2016). Věda a inženýrství materiálů. Wright, Wendelin J. (sedmé vydání). Boston, MA: Cengage Learning. 111–118. ISBN  9781305076761. OCLC  903959750.
  4. ^ A b Nix, William D .; Gao, Huajian (říjen 1997). "Účinky velikosti odsazení v krystalických materiálech: zákon pro plasticitu s deformačním gradientem". Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 46 (3): 411–425. doi:10.1016 / s0022-5096 (97) 00086-0. ISSN  0022-5096.
  5. ^ Fischer-Cripps, Anthony C. (2000). Úvod do kontaktní mechaniky. New York: Springer. ISBN  0387989145. OCLC  41991465.
  6. ^ Wu, Theodore; Hutchinson, John; Fleck, N (1997). "Plastická gradientová pružnost". Pokroky v aplikované mechanice. 33. Elsevierova věda. p. 296. ISBN  9780080564111.
  7. ^ Voyiadjis, George; Yaghoobi, Mohammadreza (2017-10-23). „Recenze efektu velikosti nanoindentace: experimenty a atomová simulace“. Krystaly. 7 (10): 321. doi:10,3390 / krystaly7100321. ISSN  2073-4352.