Теоретическая прочность на сдвиг и зарождение пластической деформации при нанодеформировании кубического нитрида бора

Abstract

Наноиндентирование в режиме непрерывного контроля жесткости контакта применялось для исследования зарождения пластической деформации при нанодеформировании кубического нитрида бора (cBN), что позволило выявить упругопластический переход в контакте и измерить предел текучести cBN на наноуровне. Для монокристалла (111) cBN наблюдали резкий упругопластический переход (pop-in) в результате гомогенного или гетерогенного зарождения дислокаций в свободной от дислокаций области под контактом. Анализ данных, полученных при гомогенном зарождении дислокаций в области контакта, позволил экспериментально оценить теоретическую прочность cBN на сдвиг и его идеальную (упругую) твердость. Для образца мелкозернистого cBN с нанодвойниковой субструктурой наблюдали плавный упругопластический переход в результате движения и размножения уже существующих в области контакта дислокаций.

Наноіндентування у режимі неперервного контролю жорсткості контакту застосовували для дослідження зародження пластичної деформації при нанодеформуванні кубічного нітриду бору (cBN), що дозволило виявити пружно-пластичний перехід у контакті та вимірять границю плинності на нанорівні. Для монокристалу (111) cBN спостерігали різкий пружно-пластичний перехід (pop-in) внаслідок гомогенного або гетерогенного зародження дислокацій у вільній від дислокацій області під контактом. Аналіз даних, отриманих при гомогенному зародженні дислокацій в області контакту, дозволив експериментально оцінити теоретичну міцність cBN на зсув та його ідеальну (пружну) твердість. Для зразка дрібнозернистого cBN з нанодвійниковою субструктурою спостерігали плавний пружно-пластичний перехід внаслідок руху та розмноження вже існуючих в області контакту дислокацій.

Nanoindentation in continuous stiffness measurement mode (CSM) was used to study onset of plasticity in nanodeformation of cubic boron nitride (cBN). Nanoindentation in CSM mode allow us to observe elastic-plastic transition in the contact and to measure the yield strength of cBN at the nanoscale. Sharp elastic-plastic transition in results of heterogeneous or homogeneous dislocation nucleation in previously dislocation-free region under the contact was observed for (111) cBN single crystal. Analysis of data for homogeneous dislocation nucleation allow us to obtain experimental estimates of cBN theoretical shear strength and ideal (elastic) hardness. Smooth elastic-plastic transition in results of propagation and multiplication of already existing in the region of contact dislocations was observed for fine-grained cBN with nanotwined substructure.