Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 2019, №03



2019 №03 (07)

DOI of Article 10.15407/tdnk2019.03.08

2019 №03 (01)

---

Техническая диагностика и неразрушающий контроль №3, 2019, стр. 55-60
 

Оценка твердости и локальной повреждаемости керамики и стекла методом царапаниядо скалывания кромки

В.В. Хворостяный, Ю.М. Родичев, Е.Б. Сорока

Институт проблем прочности им. Г.С. Писаренко НАН Украины. 01014, г. Киев, ул. Тимирязевская, 2.E-mail: khvorostianyi.v.v@ipp.kiev.ua

Реферат:
Приведены результаты экспериментального исследования закономерностей повреждаемости хрупких материалов, таких как стекло и керамика при локальном нагружении методом царапания индентором Роквелла поверхности образца до скалывания кромки. Определены значения твердости при царапании изучаемых хрупких материалов. Показано, что твердость при царапании превышает значения твердости при индентировании стандартным острым индентором преимущественно на 20 %. Представлены зависимости повреждаемости поверхности от нагрузки, а также между твердостью при царапании, повреждаемостью, модулем упругости и критическим коэффициентом интенсивности напряжений. Предложен способ использования экспериментальных диаграмм повреждаемости хрупких материалов для достоверного определения степени их локального разрушения в зависимости от уровня нагрузки. Библиогр. 23, табл. 2, рис. 5.
Ключевые слова: керамика, стекло, царапание до скалывания кромки, твердость, расстояние разрушения, диаграммы повреждаемости
 
Поступила в редакцию 27.06.2019
Подписано к печати 05.09.2019

Список литературы

1. Балкевич В.Л. (1984) Техническая керамика: Учеб. пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. Москва, Стройиздат.
2. Родичев Ю.М. (2005) Конструкционная прочность хрупких неметаллических материалов. Прочность материалов и конструкций. Раздел 9.2. Трощенко В.Т. (ред.). Киев, Академпериодика, сс. 955–992.
3. Хасанов О.Л., Бикбаева З.Г., Двилис Э.С. и др. (2012) Твердость, микротвердость и нанотвердость наноструктурных керамических материалов. Томск, Изд-во Томского политехн. ун-та.
4. Scieszka S.F. (2005) Edge failure as a means of concurrently estimating the abrasion and edge fracture resistance of hard-metals. Tribology International, 38, 834–842.
5. Chai H. (2011) On the mechanics of edge chipping from spherical indentation. Int. J. Fract., 169, 85–95.
6. Хворостяный В.В. (2014) Механическое поведение керамики и стекла при локальных разрушениях кромок образцов индентором Роквелла. Пробл. прочности, 3, 106–115.
7. Quinn G.D., Quinn J.B. (2014) A new analysis of the edge chipping resistance of brittle materials. Ceram. Eng. Sci. Proc., 35, 209–224.
8. Хворостяный В.В., Панасенко А.В. (2015) Оценка повреждаемости кромок твердосплавного инструмента при локальных нагружениях. Сверхтвердые материалы, 1, 75–82.
9. Гогоци Г.А., Галенко В.И., Мудрик С.П. и др. (2007) Разрушение стекла при краевом скалывании. Пробл. прочности, 6, 103 – 112.
10. (2010) CEN/TS 834-9. Advanced technical ceramics – Mechanical properties of monolithic ceramics at room temperature. Part 9: Method of test for edge-chip resistance. CEN (European Standard).
11. Williams J.A. (1996) Analytical models of scratch hardness. Tribology International, 29, 675–694.
12. Quinn J., Su L., Flanders L., Lloyd I. (2000) «Edge toughness» and material properties related to the machining of dental ceramics. Machining Science and Technology, 4, 291–304.
13. Зборщик А.М. (2008) Конспект лекций по дисциплине «Новые материалы в металлургии». Донецк, ГВУЗ «ДонНТУ».
14. Lawn B.R., Marshall D.B. (1979) Hardness, toughness and brittleness: an indentation analysis. J. Am. Ceram. Soc., 62, 347–350.
15. Anstis G.R., Chantikul P., Lawn B.R., Marshall D.B. (1981) A critical evaluation of indentation techniques for measuring fracture toughness: I. Direct crack measurements. Ibid, 64, 533–538.
16. Cook R.F., Pharr G.M. (1990) Direct observation and analysis of indentation cracking in glasses and ceramics. Ibid, 73, 787–817.
17. Hannink R.H.J., Kelly P.M., Muddle B.C. (2000) Transformation toughening in zirconia-containing ceramics. Ibid, 83, 461–487.
18. Lee S.K., Tandon R., Readey M.J., Lawn B.R. (2000) Scratch damage in zirconia ceramics. Ibid, 83, 1428–1432.
19. Deriano S., Jarry A., Rouxel T. et al. (2004) The indentation fracture toughness (K1c) and its parameters: the case of silica-rich glasses. J. Non-Cryst. Sol., 344, 44–50.
20. Гнесин Г.Г., Осипова И.И., Ронталь Г.Д. и др. (1991) Керамические инструментальные материалы. Киев, Тэхника.
21. (1979) Сопротивление разрушению: Учебник для вузов. Писаренко Г.С. (ред.). 4-е изд., перераб. и доп. Киев, Вища школа.
22. Андриевский Р.А., Ланин А.Г., Рымашевский Г.А. (1974) Прочность тугоплавких соединений. Москва, Металлургия.
23. Хворостяный В.В. (2016) Оценка твердости керамических материалов при царапании поверхности образцов индентором Роквелла. Сб. матер. науч. чтений им. чл.-корр. РАН И.А. Одинга «Механические свойства современных конструкционных материалов», Москва, 6–7 сентября 2016 г., сс. 136–137.