Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 1 2019 98 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ в представительных объемах поверхностного слоя композита в исходном состоянии (с микро- размерными равноосными включениями TiC) и с модифицированной структурой (соотношение средних размеров основания и высоты в образ- це составляло 1/7) в условиях одноосного сжа- тия. Можно видеть, что в исходном композите распределение объемных напряжений носит дисперсный характер [39]: несущей основой материала является матрица пластичного метал- лического связующего, а включения выступают в качестве локальных концентраторов сжимаю- щих объемных напряжений (рис. 3, а ). Характер- ные значения средних сжимающих напряжений приблизительно вдвое выше, чем в связующем. В то же время распределение средних напряже- ний в объеме модифицированных поверхност- ных слоев имеет качественно отличный характер (рис. 3, б ). Оно является регулярным, и несущим компонентом композита здесь выступают нерав- ноосные включения. Наиболее длинные вклю- чения являются «несущими опорами конструк- ции» и испытывают максимальные сжимающие напряжения, в том время как характерные значе- ния сжимающих объемных напряжений в распо- ложенных между ними «коротких» (не несущих) включениях в несколько раз меньше. Аналогичным является и изменение характе- ра распределения эквивалентного напряжения в поверхностном слое при изменении геометрии и упаковки керамических включений (рис. 4). На рис. 4, а показано, что в образце, характеризую- щемся исходными параметрами керамического компонента (угловатые приблизительно равно- осные включения, случайно распределенные в объеме композита), включения являются ло- кальными концентраторами сдвиговых напря- жений (характерное значение эквивалентного напряжения во включениях примерно в 1,5 раза выше, чем в металлической матрице). В образце с модифицированной структурой распределе- ние эквивалентного напряжения имеет регуляр- ный каркасный характер (рис. 4, б ). Типичная величина напряжений в наиболее вытянутых включениях («опорах конструкции») превыша- ет величину напряжений в более коротких («не несущих») включениях до 1,5 раз и не менее чем в два раза превышает характерную величину на- пряжений в матрице. Сравнение распределений сдвиговых и объ- емных напряжений в модельных образцах с исходной и модифицированной структурой (см. рис. 3 и 4) показывает, что близкие по ве- личине значения напряжений в керамических включениях этих двух систем достигаются при почти вдвое различающихся осевых деформаци- ях (в модифицированном образце при  = 0,35 %, в то время как в исходном образце при  = 0,6 %). Другими словами, скорости роста сдвиговых и объемных напряжений в керамических включе- ниях модифицированного поверхностного слоя в процессе нагружения почти вдвое выше, чем Рис. 4. Типичные распределения эквивалентного напряжения в представительных объемах поверхностных слоев металлокерамического композита в исходном ( а ) и модифицированном ( б ) состоянии Fig. 4. Typical distributions of equivalent stress in representative volumes of the surface layers of the metal-ceramic composite in the initial ( а ) and modified ( б ) states а б