Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 1 2019 101 MATERIAL SCIENCE Рис. 6. Диаграммы одноосного сжатия модельных представительных микрообъемов модифицирован- ного поверхностного слоя с различными геометри- ческими параметрами столбчатых керамических включений (средняя длина основания и высота вклю- чения, их соотношение): 1 – образец 1 (0,42 мкм, 3,11 мкм, 1/7); 2 – образец 2 (0,42 мкм, 1,46 мкм, 1/3,5); 3 – образец 3 (0,21 мкм, 0,65 мкм, 1/3) Fig. 6. Diagrams of uniaxial compression of model rep- resentative microvolumes of a modified surface layer with different geometrical parameters of columnar ceramic inclusions (average base length and height of inclusion, their ratio): 1 – Sample 1 (0.42 mkm, 3.11 mkm, 1/7); 2 – Sample 2 (0.42 mkm, 1.46 mkm, 1/3.5); 3 – Sample 3 (0.21 mkm, 0.65 mkm, 1/3) примеры диаграмм одноосного сжатия трех представительных микромасштабных образцов. 1. Образец 1, см. рис. 2, б (средняя длина ос- нования 0,42 мкм, средняя высота столбчатого включения 3,11 мкм, среднее соотношение ли- нейных размеров 1/7). 2. Образец 2, см. рис. 2, а (средняя длина ос- нования 0,42 мкм, средняя высота столбчатого включения 1,46 мкм, среднее соотношение ли- нейных размеров 1/3,5 – в два раза больше чем у образца 1). 3. Образец 3, характеризуется с уменьшен- ным вдвое средним значением длины основания керамических включений (0,21 мкм) и близким к образцу 2 средним соотношением линейных раз- меров (1/3). Как можно видеть из рис. 6, двухкратное уменьшение степени неравноосности включе- ний в модифицированном поверхностном слое, обусловленное уменьшением их высоты (кривые 1 и 2 ), привело к снижению прочности на сжатие на 20 % и более чем двукратному уменьшению коэффициента деформационного упрочнения. При этом протяженность стадии деформацион- ного упрочнения увеличилась более чем вдвое. Снижение высоты включений сопровождает- ся: a) снижением концентрации напряжений во включениях (особенно в самых протяженных) и более равномерным перераспределением на- пряжений между включениями и пластичным связующим; б) уменьшением линейных разме- ров формирующихся локальных микротрещин. Снижение концентрации напряжений во вклю- чениях приводит к снижению максимальной ве- личины удельной силы сопротивления (предела прочности) и коэффициента деформационного упрочнения. Уменьшение линейных размеров микротрещин способствует увеличению про- тяженности как интервала деформационного упрочнения, так и интервала разупрочнения (рис. 6). Количественно эти эффекты характери- зуются возрастанием работы разрушения A fr и энергии, необходимой для формирования маги- стральной трещины A crack , не менее чем на 10 %. Двухкратное уменьшение характерных ли- нейных размеров керамических включений при сохранении постоянного значения параметра их неравноосности (кривые 2 и 3 , рис. 6) не при- вело к заметному изменению значений предела текучести и предела прочности образца. Наибо- лее значительные изменения интегрального ме- ханического отклика представительного объема связаны с уменьшением коэффициента дефор- мационного упрочнения в 1,5 раза и увеличе- нием работы разрушения A fr на 30 % (по срав- нению с образцом 2). Сравнительный анализ эволюции структуры образцов 2 и 3 в процессе нагружения показал, что это связано с измене- нием динамики разрушения. Так, уменьшение линейных размеров керамических включений в N раз (при неизменном значении параметра не- равноосности) сопровождается увеличением ко- личества включений на единицу площади в N 2 раз. В таком же соотношении возрастает и число пластичных прослоек NiCr, характеризующихся высокими диссипативными и релаксационны- ми характеристиками. Поэтому динамика раз- рушения образца 3 существенно отличается от описанной выше для образцов 1 и 2. На стадии упрочнения происходит формирование системы коротких одиночных трещин на межфазных гра-