Оценка упруго-пластических свойств материалов по данным наноиндентирования и компьютерного моделирования. 2. Экспериментально-теоретическая методика

Abstract

Предложена методика оценки упруго-пластических свойств материалов, основанная на сравнении данных наноиндентирования с результатами численного моделирования контактного взаимодействия в системе индентор–образец. Как показывает тестирование модели, она удовлетворительно работает как для аморфных материалов, так и для металлов (отожженных и деформационно-упрочненных) на микро- и субмикроуровне. Ее применимость к моделированию процесса наноиндентирования материалов с выраженным размерным эффектом требует дополнительно учета факторов, существенных для данного масштабного уровня. К таким относится форма и степень затупления индентора, а также влияние градиента деформации и границ зерен на подвижность дислокаций и определяемый ею предел текучести материала на наноуровне.

Запропонована методика оцінки пружно-пластичних властивостей матеріалів, яка базується на порівнянні даних наноіндентування з результатами чисельного моделювання контактної взаємодії в системі індентор–зразок. Як показує тестування моделі, вона задовільно працює як для аморфних матеріалів, так і металів (відпалених та деформаційно-зміцнених) на мікро- та субмікрорівні. Її придатність до моделювання процесу наноіндентування матеріалів з вираженим розмірним ефектом потребує додаткового урахування факторів, суттєвих для даного масштабного рівня. До таких відноситься форма та ступінь затуплення індентора, а також вплив градієнта деформації та границь зерен на рухливість дислокацій і межу плинності матеріалу на нанорівні, що нею визначається.

A procedure of an evaluation of elasto-plastic properties of materials, which is based on the comparison of the nanoindentation data with the results of the numerical modeling of a contact interaction in the indenter–sample system, has been proposed. As has been shown by testing, the model works satisfactory both for amorphous materials and for metals (annealed and strain–strengthened) on the micro– and submicron levels. Its applicability to modeling the nanoindentation process of materials with a distinct size effect has been found to require further allowing for factors, which are important for the given scale level. These factors include the indenter shape and degree of bluntness, the effect of the strain gradient and grain boundaries on the dislocation mobility and strength yield of a material at the nanolevel.