Анотація:
Об’єкт дослідження – чисті метали, металеві сплави на основі заліза та алюмінію у різному структурному стані, зміцнені поверхневі шари металевих сплавів та квазікристалічні покриття.
Мета роботи – створення наукового підходу та розробка на його основі методики визначення залежності фізичної пластичності δ* матеріалів від швидкості деформації, температури та структурних факторів (розмір зерна, зміцнення, щільність дислокацій) при стандартних випробуваннях на розтяг. Розробка методики визначення механічних властивостей поверхневих шарів матеріалів та покриттів з вимірів твердості.
Методи дослідження – вимірювання мікротвердості в широкому інтервалі температур, механічні випробування на розтяг та стиск, трибологічні дослідження, оптична, сканувальна та просвічувальна електрона мікроскопія, рентгеноструктурний аналіз.
При виконанні проєкту знайдено відповідну кореляцію між фізичною пластичністю δ* та подовженням до руйнування δ при стандартних механічних випробуваннях на розтяг для різних груп металевих сплавів. Вперше була вивчена температурна залежність δ* для різних типів матеріалів. Експериментально доведено, що реальне зміцнення поверхневих шарів та покриттів слід характеризувати не тільки зростанням твердості, а і збільшенням напруження плинності. Результати виконання проєкту можуть використовуватись для розробки матеріалів із заданими механічними властивостями, забезпечивши при цьому не тільки міцність, але і задану пластичність. Економічна значимість роботи обумовлена можливістю значно зменшити кількість експериментів при розробці нових сплавів за допомогою використання розроблених теорій.
Ключові слова:
ПЛАСТИЧНІСТЬ, ТВЕРДІСТЬ, МІЦНІСТЬ, ІНДЕНТУВАННЯ, ДЕФОРМАЦІЯ.
Опис:
Скорочений зміст висновків рецензентів.
Авторами роботи виконано фундаментальне дослідження, тематика якого відноситься до фізики міцності і пластичності – одного з найважливіших напрямків фізики твердого тіла. В межах даної роботи розвинуті уявлення про фізичну пластичність матеріалів δ* (відношення пластичної деформації до загальної). Показано, що δ* можна отримати не тільки методами локального навантаження, а і при аналізі кривих деформації матеріалів при стандартних механічних випробуваннях на розтяг та стиск. Авторами звіту розглянуто вплив ряду структурних факторів, а саме розміру зерен та щільності дислокацій на характеристику «фізична пластичність». В рамках цієї роботи також вивчено вплив зовнішніх факторів (температури та швидкості деформації) на фізичну пластичність. Аналіз експериментальних результатів, отриманих на сталях та алюмінієвих сплавах, дав можливість встановити залежність між фізичною пластичністю δ* та подовженням до руйнування δ.
Розроблена авторами методика визначення фізичної пластичності і напруження плинності із вимірів мікротвердості вперше дозволила визначити ці механічні властивості зміцнених у різний спосіб поверхневих шарах металевих сплавів (сталі та алюмінієві сплави) та дослідити зміну цих характеристик за глибиною зміцненого шару. Для всіх досліджених поверхонь сплавів спостерігалось значне збільшення відношення значень напружень (зміцненого шару до вихідного стану) ніж за відповідними відношеннями значень твердості. Це підтверджує доцільність характеризувати зміцнення поверхневого шару напруженням плинності (що відповідає границі плинності, визначеної при механічних випробуваннях на стиск при загальному ступені деформації 7,6 %), а не твердістю. Перспективним, серед досліджених методів для зміцнення поверхневих шарів сталей, виявився комплексний спосіб обробки, який поєднує лазерну обробку та ультразвукову ударну обробку.
Залучена в проєкті методика визначення пластичності з вимірів твердості була задіяна при вивченні впливу температури в інтервалі -196 – 800 оС на механічну поведінку квазікристалічних покриттів системи Al-Cu-Fe. Аналіз температурної залежності твердості та пластичності показав, що в інтервалі -196 600 оС квазікристалічні покриття виявляють крихкість при випробуваннях на стиск/розтяг, а вище за 600 оС у них з‘являється макропластичність. Це дозволяє прогнозувати механічні властивості квазікристалічних покриттів в залежності від умов їх експлуатації.
Результати роботи оприлюднені у рейтингових науково-технічних виданнях та добре представлені на міжнародних наукових конференціях. В роботі отримано ряд нових наукових результатів, важливих для практичного використання, а саме досить новий підхід до визначення пластичності матеріалів. Вважаю, що звіт, який рецензується, заслуговує високої оцінки, а отримані результати є фундаментальною основою для розробки новітніх сплавів з оптимальним поєднанням міцності та пластичності.
Пропозиції про подальше використання результатів роботи.
Запропонована методика визначення фізичної пластичності при механічних випробуваннях на розтяг та стиск суттєво збільшує обсяг інформації про механічні властивості та механізм деформації матеріалів. Розвинені в цій роботі теоретичні уявлення можуть бути використані для створення металевих сплавів з оптимальним поєднанням міцності та пластичності.