Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 1 2019 99 MATERIAL SCIENCE во включениях поверхностного слоя в исходном состоянии. В то же время анализ результатов мо- делирования показывает, что характерные значе- ния эквивалентного напряжения в объеме связу- ющего возрастают приблизительно с одинаковой скоростью по мере нагружения. Более высокая концентрация сдвиговых и объемных напряже- ний в объеме хрупких включений в модифи- цированных поверхностных слоях композита, очевидно, должна приводить к повышению как предела текучести образца (вследствие достиже- ния более высоких интегральных напряжений к началу неупругого деформирования связующе- го), так и его прочности. Последнее определяет- ся тем, что сдвиговая прочность карбида тита- на зависит от величины среднего напряжения и возрастает с увеличением среднего напряжения. Быстрое увеличение среднего сжимающего на- пряжения в регулярно упакованных неравноос- ных керамических включениях в процессе на- гружения способствуют повышению прочности образца в условиях одноосного сжатия. Отметим также, что поскольку твердые и хрупкие включения TiC являются концентрато- рами сдвиговых напряжений, при нагружении они становятся предпочтительными областями формирования микроповреждений и микротре- щин сдвигового типа (эти несплошности иници- ируются главным образом на межфазных грани- цах в вершинах угловатых включений). Быстрый рост сдвиговых напряжений в наиболее протя- женных включениях в процессе нагружения об- разцов с модифицированной металлокерамиче- ской структурой способствует возникновению таких несплошностей при меньших значениях приложенной деформации (в сравнении с ком- позитом в исходном состоянии). Таким образом, переход к регулярной «черепичной» упаковке неравноосных керамических включений может сопровождаться «охрупчиванием» механическо- го отклика композита. Выводы, полученные на основании анализа распределения напряжений, подтверждаются результатами анализа диаграмм одноосного сжа- тия рассмотренных выше представительных объ- емов поверхностных слоев композита в исходном и модифицированном состоянии (рис. 5, а ). Анализ показал, что изменение соотноше- ния линейных размеров и переход к регулярной «черепичной» упаковке включений приводит к увеличению пределов упругости и прочно- сти образцов приблизительно на 15 %. Величи- на коэффициента деформационного упрочне- ния выросла в пять раз, однако протяженность участка деформационного упрочнения (до до- стижения максимального сопротивления нагру- жению) сокращается в несколько раз. При этом, если стадия разупрочнения образца с исходной структурой (после достижения максимального сопротивления) соответствует квазивязкому ха- рактеру разрушения, то стадия разупрочнения образца с модифицированной структурой есть набор актов локального хрупкого разрушения, реализующегося на масштабном уровне, со- поставимом с размером образца. Описанные особенности диаграмм нагружения связаны с различной внутренней структурой рассматрива- емых поверхностных слоев композита, которая также обусловливает и разницу в особенностях процесса их разрушения. В образце с исходной структурой на стадии упрочнения происходит постепенное формиро- вание повреждений на межфазных границах и микротрещин на участках межфазных границ и в керамических включениях. Это проявляет- ся на диаграмме нагружения в форме малых по величине локальных «сбросов» напряжения на стадии деформационного упрочнения (кривая 1 , на рис. 5, а ). Процесс накопления несплош- ностей на этой стадии нагружения распреде- лен во всем объеме образца. При этом в связи со значительной пластичностью NiCr матрицы, обеспечивающей ее высокие релаксационные и диссипативные характеристики, образующиеся микротрещины «стопорятся» на интерфейсах TiC–NiCr. Последующая стадия разупрочнения связана с постепенным объединением «сосед- них» микротрещин через прослойки связующе- го. На данной стадии происходит локализация разрушения в форме объединения повреждений в одной или нескольких узких зонах. При этом в других областях образца разрушение суще- ственно замедляется или прекращается. Данная стадия заканчивается формированием маги- стральной трещины и потерей целостности об- разца (рис. 5, б ). В образце с модифицированной структурой более высокая концентрация сдвиговых напря- жений в наиболее протяженных («опорных») включениях приводит к зарождению поврежде-