Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 1 2019 97 MATERIAL SCIENCE Исследование механических характеристик представительных объемов осуществлялось путем моделирования одноосного сжатия с по- стоянной малой скоростью. Сжатие осуществля- лось в направлении длинной оси неравноосных включений. Торцевые поверхности сжимаемых образцов были закреплены. Сравнительный анализ особенностей меха- нического отклика представительных микрообъ- емов исходных и модифицированных поверх- ностных слоев композита в условиях одноосного сжатия осуществлялся с использованием следу- ющих механических характеристик. 1. Удельное значение силы сопротивления сжатию, отвечающее началу стадии необратимо- го деформирования образца. Данная характери- стика также именуется пределом упругости  y . Величина  y определяется из диаграммы одно- осного нагружения как напряжение, при кото- ром величина необратимой деформации образца достигает величины 2 ∙ 10 –4 . 2. Максимальное значение удельной силы со- противления образца сжатию, которое интерпре- тируется как прочность на сжатие  c . 3. Удельное (в расчете на единицу объема материала) значение работы механического на- гружения A fr , затраченной на разрушение образ- ца. Рассчитывается как площадь под диаграммой сжатия образца от начала нагружения до дефор- мации, при которой образец фрагментируется ма- гистральной трещиной. Данная характеристика далее условно именуется работой разрушения. 4. Удельное (в расчете на единицу объема материала) значение работы механического на- гружения A crack , затраченной на формирование магистральной трещины в образце путем объе- динения внутренних микротрещин, размеры ко- торых сопоставимы с размерами керамических включений. Рассчитывается как площадь под участком диаграммы сжатия образца от дефор- мации, отвечающей максимуму сопротивления (  c ) до деформации, соответствующей фраг- ментации образца. Параметр A crack характеризу- ет вязкость разрушения материала на мезомас- штабном уровне. Результаты и их обсуждение Влияние упаковки и соотношения размеров керамических включений На основе экспериментальных исследований [22] показано, что поверхностные слои компози- та с ориентированной упаковкой субмикронных неравноосных керамических включений облада- ют более высокими значениями микротвердости и прочности в сравнении с поверхностными сло- ями в исходном состоянии. Результаты модели- рования показали, что это является следствием изменения характера распределения объемных и сдвиговых напряжений в поверхностном слое при изменении типа упаковки включений TiC и соотношения их линейных размеров. В качестве иллюстрации на рис. 3 приведены примеры распределения средних напряжений Рис. 3. Типичные распределения среднего напряжения в представительных объемах поверхностных слоев металлокерамического композита в исходном ( а ) и модифици- рованном ( б ) состоянии Fig. 3. Typical distributions of the mean stress in representative volumes of the surface layers of the metal-ceramic composite in the initial ( а ) and modified ( б ) states а б