Методы практики. Методы и средства контроля механических свойств микро и нанометровых покрытий и модифицированных приповерхностных слоев
 Скачать 0.52 Mb.
|
Преимущества метода измерительного индентированияКак было показано, метод измерительного индентирования обеспе- чивает наилучшую из всех существующих методов измерения твердо- сти локальность и прецизионность измерений. Отсутствие необходимости измерения отпечатка оптическим ми- кроскопом позволяет автоматизировать процесс контроля и набирать большой объем результатов измерений для статистической обработки, что существенно повышает достоверность измерений. При измерении свойств микро- и наноструктурированных материа- лов метод измерительного индентирования позволяет обеспечить ло- кальность измерений (характерный размер отпечатка) менее 1 мкм, что позволяет измерять, в том числе, твердость различных фаз и включе- ний. Пример таких измерений приведен на рис. 5. Существенным отличием метода измерительного индентирования от всех других методов измерения твердости является возможность изме- рения модуля упругости (Юнга), коэффициента упругого восстановле- ния, ползучести, трещиностойкости и др. [2] Приборная базаНа российском рынке представлены несколько крупных зарубежных производителей нанотвердомеров: Hysitron, Аgilent Technologies (MTS), CSM–Instruments и др. Из российских приборов такого класса известны сканирующие нанотвердомеры серии «Наноскан» [12]. Ограничивает распространение нанотвердомеров их высокая стоимость и сложность в применении и обслуживании. В настоящее время их можно встре-  тить в основном в исследователь- ских лабораториях вузов и НИИ. С учетом сказанного в компании «НТТ-Константа» разработан при- бор, предназначенный для тех- нологического контроля тонких покрытий и модифицированных приповерхностных слоев, рассчи- танный на использование в за- водских лабораториях. Основные технические характеристики при- бора показаны в табл. 1. Рис. 5. Измерение свойств отдельных фаз микроструктурированного материала (алюминие- вый сплав Д16) Табл. 1. Основные технические характеристики прибора для технологическо- го контроля тонких покрытий и модифицированных приповерхностных слоев
При создании этого прибора применены основные принципы и под- ходы, изложенные в этой статье. Используемые технические решения в конструкции зондов и компоновке прибора обеспечивают высокую стабильность измерений и достоверность получаемых результатов. Применяемые процедуры калибровки и методика измерений соответст- вуют российским и международным стандартам и учитывают результа- ты многолетних исследований в этой области. ВыводыИзмерение механических свойств и, в частности, твердости тон- ких покрытий и модифицированных слоев требует применения прин- ципиально новых методических подходов и технических решений. Современные приборы — нанотвердомеры, реализующие метод изме- рительного индентирования, обеспечивают необходимую локальность и прецизионность измерений. Для распространения этого метода для технологического контроля в промышленности необходимо создать метрологическую базу, в том числе: разработать и утвердить норматив- но-методическую документацию, включая поверочную схему, методики калибровки и измерений; создать эталонную базу, включая государст- венный эталон и эталонные меры; разработать рабочие средства изме- рений, удовлетворяющие требованиям промышленности с точки зре- ния экономической эффективности и удобства в эксплуатации. ЛитератураГригорович В. К. Твердость и микротвердость металлов. — М.: Наука, 1976. Oliver W. C., Pharr G. M. Measurement of hardness and elastic modulus byinstrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology — J. Mater. Res. 2004. V. 19. N 1. P. 3–20. ГОСТ 9012–59. Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю. ГОСТ 9013–59. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу. ГОСТ Р ИСО 6507–1–2007. Металлы и сплавы. Измерения твердости по Виккерсу. Ч. 1. Метод измерения. Гоголинский К. В., Решетов В. Н., Усеинов А. С. Об унификации определения твер- дости и возможности перехода при ее измерении к размерным величинам. — Измери- тельная техника. 2011. № 7. С. 28. Морозов Е. М., Зернин М. В. Контактные задачи механики разрушения. — М.: Ма- шиностроение, 1999. Булычев С. И., Алехин В. П. Испытание материалов непрерывным вдавливанием индентора. — М.: Машиностроение, 1990. Oliver W. C., Pharr G. M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. — J. Mater. Res. 1992. V. 7. N 6. P. 1564–1583. ISO 14577:2002, 2007. Материалы металлические. Определение твердости и дру- гих параметров материалов инструментальным методом вдавливания. Ч. 1–4. ASTM E 2546–07. Standard practice for instrumented indentation testing. Гоголинский К. В., Львова Н. А., Усеинов А. С. Применение сканирующих зондо- вых микроскопов и нанотвердомеров для изучения механических свойств твердых ма- териалов на наноуровне. — Заводская лаборатория. 2007. Т. 73. № 6. С. 28–36. |