Эффект размера отступа

Свойства материалов в малых масштабах

{\displaystyle H_{0}} — Более высокие значения твердости измеряются при меньших глубинах отпечатка, которые соответствуют меньшим площадям отпечатка. Считается, что увеличение измеренной твердости является результатом геометрически необходимых дислокаций. это твердость, обусловленная исключительно статистически сохраненными дислокациями без воздействия геометрически необходимых дислокаций. $H_{0}$

Эффект размера отпечатка (ISE) — это наблюдение, что твердость имеет тенденцию к увеличению по мере уменьшения размера отпечатка в малых масштабах. ^[1]^[2] Когда отпечаток (любая небольшая отметка, но обычно сделанная специальным инструментом) создается во время испытания материала, твердость материала не является постоянной. В малых масштабах материалы фактически будут тверже, чем в макромасштабе. Для обычного эффекта размера отпечатка, чем меньше отпечаток, тем больше разница в твердости. Эффект был замечен с помощью измерений наноиндентирования и микроиндентирования на различных глубинах. Дислокации увеличивают твердость материала за счет увеличения напряжения течения через механизмы блокировки дислокаций. ^[3]^{[ необходимо разъяснение ]} Материалы содержат статистически сохраненные дислокации (SSD), которые создаются однородной деформацией и зависят от материала и условий обработки. ^[4] Геометрически необходимые дислокации (GND), с другой стороны, образуются в дополнение к статистически присутствующим дислокациям для поддержания непрерывности внутри материала.

Эти дополнительные геометрически необходимые дислокации (GND) еще больше увеличивают напряжение течения в материале и, следовательно, измеренную твердость. Теория предполагает, что на пластическое течение влияют как деформация , так и размер градиента деформации, испытываемого материалом. ^[5]^[6] Меньшие отпечатки имеют более высокие градиенты деформации относительно размера пластической зоны и, следовательно, имеют более высокую измеренную твердость в некоторых материалах.

Для практических целей этот эффект означает, что твердость в режимах низкого микро и нано нельзя сравнивать напрямую, если измерять ее с использованием разных нагрузок. Однако преимущество этого эффекта в том, что его можно использовать для измерения эффектов градиентов деформации на пластичность . Было разработано несколько новых моделей пластичности с использованием данных исследований эффекта размера индентирования ^[4] , которые можно применять к ситуациям с высоким градиентом деформации, таким как тонкие пленки. ^[7]

Ссылки

^ Фарр, Джордж М.; Герберт, Эрик Г.; Гао, Янфэй (июнь 2010 г.). «Эффект размера индентирования: критический анализ экспериментальных наблюдений и механистических интерпретаций». Annual Review of Materials Research . 40 (1): 271– 292. Bibcode : 2010AnRMS..40..271P. doi : 10.1146/annurev-matsci-070909-104456. ISSN 1531-7331.
^ Сарджент, П. М. (1985), «Использование эффекта размера индентирования на микротвердость для характеристики материалов», Методы микроиндентирования в материаловедении и машиностроении , ASTM International, стр. 160–160–15, doi :10.1520/stp32956s, ISBN 978-0-8031-0441-9
^ Аскеланд, Дональд Р. (2016). Наука и инженерия материалов . Райт, Венделин Дж. (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс: Cengage Learning. стр. 111–118 . ISBN 9781305076761. OCLC 903959750.
^ ab Nix, William D.; Gao, Huajian (октябрь 1997 г.). «Эффекты размера индентирования в кристаллических материалах: закон пластичности градиента деформации». Журнал механики и физики твердого тела . 46 (3): 411– 425. doi : 10.1016/s0022-5096(97)00086-0 . ISSN 0022-5096.
^ Фишер-Криппс, Энтони С. (2000). Введение в контактную механику . Нью-Йорк: Springer. ISBN 0387989145. OCLC 41991465.
^ Ву, Теодор; Хатчинсон, Джон; Флек, Н (1997). "Пластичность градиента деформации". Достижения в прикладной механике . Т. 33. Elsevier Science. стр. 296. ISBN 9780080564111.
^ Voyiadjis, George; Yaghoobi, Mohammadreza (2017-10-23). "Обзор эффекта размера наноиндентирования: эксперименты и атомистическое моделирование". Кристаллы . 7 (10): 321. doi : 10.3390/cryst7100321 . ISSN 2073-4352.

Эта статья по инженерной тематике — заглушка . Вы можете помочь Википедии, расширив ее.

[1] Фарр, Джордж М.; Герберт, Эрик Г.; Гао, Янфэй (июнь 2010 г.). «Эффект размера индентирования: критический анализ экспериментальных наблюдений и механистических интерпретаций». Annual Review of Materials Research . 40 (1): 271– 292. Bibcode : 2010AnRMS..40..271P. doi : 10.1146/annurev-matsci-070909-104456. ISSN 1531-7331.

[2] Сарджент, П. М. (1985), «Использование эффекта размера индентирования на микротвердость для характеристики материалов», Методы микроиндентирования в материаловедении и машиностроении , ASTM International, стр. 160–160–15, doi :10.1520/stp32956s, ISBN 978-0-8031-0441-9

[3] Аскеланд, Дональд Р. (2016). Наука и инженерия материалов . Райт, Венделин Дж. (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс: Cengage Learning. стр. 111–118 . ISBN 9781305076761. OCLC 903959750.

[:0-4] Nix, William D.; Gao, Huajian (октябрь 1997 г.). «Эффекты размера индентирования в кристаллических материалах: закон пластичности градиента деформации». Журнал механики и физики твердого тела . 46 (3): 411– 425. doi : 10.1016/s0022-5096(97)00086-0 . ISSN 0022-5096.

[5] Фишер-Криппс, Энтони С. (2000). Введение в контактную механику . Нью-Йорк: Springer. ISBN 0387989145. OCLC 41991465.

[6] Ву, Теодор; Хатчинсон, Джон; Флек, Н (1997). "Пластичность градиента деформации". Достижения в прикладной механике . Т. 33. Elsevier Science. стр. 296. ISBN 9780080564111.

[7] Voyiadjis, George; Yaghoobi, Mohammadreza (2017-10-23). "Обзор эффекта размера наноиндентирования: эксперименты и атомистическое моделирование". Кристаллы . 7 (10): 321. doi : 10.3390/cryst7100321 . ISSN 2073-4352.