Aspekty energetyczne podczas umocnienia materiałów miękkich, super twardych i porowatych

 autor: dr inż. Anna Makuch

 

24.10.2017r. o godz. 11.00

sala konferencyjna na I piętrze IMP

Metoda DSI (Depth Sensing Indentation) jest coraz szerzej stosowana do charakterystyki właściwości mechanicznych ciał stałych. Popularność tej metody wynika z faktu, że umożliwia ona określenie właściwości mechanicznych nawet dla małej objętości materiału bez skomplikowanego przygotowania próbki, a wszystkie wartości mogą być obliczone bez potrzeby optycznego mierzenia odcisku. W metodzie tej możliwe jest dokonanie oceny przebiegu wciskania wgłębnika w materiał przez pomiar zarówno siły jak i przemieszczenia podczas odkształcenia niesprężystego i sprężystego. W badaniach tych można wyznaczyć, zgodnie z obowiązującą normą, twardość Martensa HM, twardość DSI (HIT), moduł sprężystości EIT, a także aspekty energetyczne procesu (pracę odkształcenia sprężystego, niesprężystego, pracę całkowitą, współczynnik pełzania i tzw. „wskaźnik umocnienia” k, będący miarą odpowiedzi materiału na odkształcenie.

W prezentacji przedstawiono wyniki badań metodą indentacji różnych materiałów: miedzi (Cu), stali (St3), węglika krzemu (SiC), tlenku cyrkonu (ZrO2), materiałów stosowanych w technikach przyrostowych, tj. kopolimeru akrylonitrylo-butadieno-styrenowego (ABS), poliamidu (PA), nowych kompozytów z dodatkiem grafenu (PA-Gn i PA-Gn-Al2O3) i porowatych materiałów biologicznych (kości).

Badania właściwości mechanicznych metodą DSI realizowano za pomocą indentatora MHT firmy CSM i dwóch wgłębników: Vickersa i sferycznego. Na wynik w badaniu DSI ma wpływ wiele czynników m.in.: rodzaj i stan wgłębnika, parametry procesu (czas przetrzymania, siła obciążania/odciążania, prędkość zagłębiania), stan próbek, anizotropia materiału, zastosowana metoda analizy wyników. Przedstawione wyniki, pochodzące z kilkuletnich badań, ilustrują ww. zależności. Otrzymane charakterystyki właściwości mechanicznych na poziomie mikrostrukturalnym posłużą, w powiązaniu z mikroskopową analizą struktur, do zrozumienia różnych mechanizmów utwardzania w korelacji z ich wynikami energetycznymi, twardościowymi i sprężystymi.