Способ определения интенсивности поверхностного разрушения материалов

05 0 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОВЕРХНОСТНОГО02 0) Номерзаявки а 20000020 022) 20000000 000) 2000209200 00 0 ) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А Белого Национальной акаде- 0 0 мии наук Беларуси В 0 0 0 0 00 2 ) Авторы Верещагин Михаил Нико- 50 5 0 5 0 07 3 ) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А Белого Национальной академии наук Беларуси В 0 1лаевич Остриков Олег Михайлович Зюков Дмитрий Борисович Гракович Петр Николаевич Шилько Сергей Викторович Глазырин Николай Петрович В 0 10 . Способ определения интенсивности поверхностного разрушения материалов. включающий нанесение на боковую поверхность образца материала оптически прозрачного эластичного покрытия. контактное нагружение образца материала регистрацию продуктов разрушения и площади поверхности. подвергнутой разрушению. отличающийся тем. что контактное нагружение образца материала осуществляют через нанесенное покрытие с помощью индентора2 . Способ по п 0 . отличающийся тем. что в качестве материала покрытия используют поли-пара-ксилилен.Изобретение относится К механике И трибологии и может быть использовано для диагностики разрушения поверхностных слоев материала при действии контактной нагрузкиДля определения интенсивности поверхностного разрушения материалов применяют способы. основанные на контактном нагружении поверхностных слоев образца материала до появления следов разрушенияВ соответствии с известными способами производят однократное или многократное индентирование образца. нагрузку и количество циклов нагружения варьируют так. чтобы получить серию отпечатков с разной глубиной. а характер разрушения оценивают путем наблюдения следов разрушения в виде поверхностных трещин 1 . 2 1 .Недостатком известных способов является трудность количественного измерения интенсивности выкрашивания. связанная с невозможностью сохранения мелких продуктов разрушения в их взаимном расположенииНаиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ испытания образцов материалов на сжатие Э 1 . согласно которому к параллельным торцам образца прикладывают сжимающую нагрузку. боковую поверхность образца заключают в оптически прозрачную матрицу. торцы их с обеих сторон устанавливают заподлицо. сжимающую нагрузку прикладывают к системе образец-матрица. а жесткость матрицы выбирают из соотношенияЕ 5 ф гдеЕ ф. Е 1 - соответственно модули упругости материалов образца и матрицы. 5 1. 5 д - соответственно площади поперечного сечения образца и матрицыНедостатком прототипа является невозможность определения интенсивности вь 1 крашивания в области контактного индентирования. поскольку применяемая в прототипе оптически прозрачная матрица фиксирует продукты разрушения только на боковой поверхности образцасохранение продуктов поверхностного разрушения в их взаимном расположенииповышение точности определения момента наступления и интенсивности поверхност ного разрушения материаловРешение указанных задач достигается тем. что согласно заявляемому способу производят контактное нагружение образца при помощи индентора и регистрируют продукты разрушения и площадь поверхности. подвергнутой поверхностному разрушению. причем перед индентированием на поверхность материала наносят эластичное оптически прозрачное покрытие. а также тем. что в качестве материала покрытия используют поли-параксилилен.На фиг. 1 показана схема индентирования образца с покрытием. на фиг 2 показана микрофотография поверхности образца без использования покрытия на фиг. 3 . 4 показаны микрофотографии поверхности образца с покрытием при малой и значительной интенсивности поверхностного разрушенияОпределение интенсивности поверхностного разрушения материалов производят в следующей последовательности Перед контактным нагружением образца 1 посредством индентора 2 на поверхность образца наносят оптически прозрачное покрытие 3 из эластичного материала. например полимера Далее производится контактное нагружение образца путем его индентирования через нанесенное покрытие Оптическим путем регист рируют следы поверхностного разрушения в виде поверхностных повреждений и частиц разрушенияИспользование эластичного покрытия малой толщины из материала с низким Модулем упругости практически не оказывает влияния на напряженное состояние приповерхностных слоев материала испытуемого образца Вместе с тем адгезия покрытия К материалу образца обеспечивает закрепление частиц разрушения после выкрашивания Перечисленнь 1 м требованиям удовлетворяет. в частности. полимер поли-пара-ксилилен. покрытия из которого обладают также высокой конформностью к поверхности подложкиПри необходимости производят отслаивание покрытия вместе с адгезионно связаннь 1 ми с ним частицами разрушения для дальнейшего изучения. например взвешивания или просвечивающей микроскопии Последующий нагрев пленки поли-пара-ксилилена приводит к возгонке последнего и позволяет определить массу оставшихся продуктов разрушения Заявляемый способ был испытан в лабораторных условиях при определении интенсивности выкрашивания кристаллического висмута. Индентирование образца производилось алмазной пирамидкой Виккерса на стандартном приборе для определения микротвердости ПМТ-З . В качестве материала покрытия использовался поли-пара-ксилилен. нанесенный на поверхность образца методом плазменного осаждения в вакууме Сопоставление микрофотографий. приведенных на фиг 2 -4 . позволяет заключить. что по сравнению с картиной поверхностного разрушения без покрытия фиг. 2 1. когда частицы отслаивания не сохраняются. нанесение покрытия обеспечивает надежную фиксацию продуктов разрушения как при малой фиг 3 ) . так и при большой фиг 4 ) интенсивности выкрашиванияТаким образом. применение предлагаемого способа обеспечивает сохранение продуктов поверхностного разрушения в их взаимном расположении. повышение точности определения момента наступления и интенсивности поверхностного разрушения материалов1 . Пинегин С.В Контактная прочность и сопротивление качению - М Машиностроение.1969.- С 241. 2 . МорозовЗернин М.В Контактные задачи механики разрушения . - М. Маши ностроение.1999 мСИЗ-ИЗ. 3.А.с.СССРЕ 62042.МПК 6 ПНУ 3/0 Б.19 Е 1 прототип).Национальный центр интеллектуальной собственности,220030, г, Минск, ул, Козлова, 20,