Усовершенствованная ядерная модель индентирования и ее применение для измерения твердости алмаза

Abstract

Предложена модель индентирования коническими и пирамидальными инденторами, в которой не только образец, но и индентор деформируются упруго-пластически, и их материалы удовлетворяют условию текучести Мизеса. Такие условия характерны для измерения твердости алмаза алмазным индентором. Предлагаемая модель обобщает и уточняет известную упрощенную модель Джонсона с упруго деформируемым индентором. Модель позволяет приближенно определять размеры упруго-пластических зон в инденторе и образце, эффективный угол при вершине индентора под нагрузкой, а также эффективные углы индентора и отпечатка после их разгрузки. На основе этой модели разработана методика определения пределов текучести образца YS и индентора Yi, в которой к теоретическим соотношениям модели индентирования добавлены соотношения, использующие экспериментальные значения эффективного угла отпечатка в образце и измеренные значения твердости по Мейеру HM (среднего контактного давления).

Запропоновано модель індентування конічними і пірамідальними інденторами, в якій не лише зразок, але й індентор деформуються пружно-пластично, та їх матеріали задовольняють умові текучості Мізеса. Такі умови характерні для вимірювання твердості алмазу алмазним індентором. Дана модель уточнює і узагальнює відому спрощену модель Джонсона з пружно-деформованим індентором. Модель дозволяє наближено визначати розміри пружно-пластичних зон в інденторі і зразку, ефективний кут при вершині індентора під навантаженням, а також ефективні кути індентора і відбитку після їх розвантаження. На основі даної моделі розроблено методику визначення границь текучості зразка YS і індентора Yi, в якій до теоретичних співвідношень моделі індентування додані співвідношення, які використовують експериментальні значення ефективного кута відбитку в зразку і виміряно значення твердості по Мейєру НМ (середнього контактного тиску).

A simplified model of indentation experiments with conical and pyramidal indenters, in which not only a specimen, but also an indenter are elastoplastically deformed, and their materials obey the Mises yield condition, is proposed. Such conditions are typical to measure the hardness of diamond diamond indenter. This model generalizes and refines the wellknown simplified Johnson model with an elastically deformable indenter. It determines approximately the sizes of elastoplastic zones in an indenter and specimen, the effective angle of the indenter under load, and the effective angles of the indenter and indent after their unloading. On the basis of the proposed model, we have developed a technique for the determination of the yield stress of the indenter and specimen for the case where their elastic characteristics (constants) are known. In this technique experimental values of the effective angle of the indent in the specimen and measured values of the Meyer hardness (mean contact pressure) are added to the theoretical relations of the indentation model.