Исследование зависимости микротвердости от модуля упругости зерен в алюминиевом сплаве АД1

ВВЕДЕНИЕ 5
1 Литературный обзор 9
1.1 Общеизвестные методы измерения твердости 9
1.2 Методы определения микротвердости 11
1.3 Методы определения модуля упругости 20
2 Структура, технологические и конструкционные свойства исследуемого материала 26
2.1 Общая характеристика сплава АД1 26
2.2 Химический состав сплава АД1 28
2.3 Фазовый состав и структура сплава АД1 28
2.4 Влияние легирующих добавок и примесей 28
2.5 Физические, механические и технологические свойства сплава АД1 Сплав АД1 поставляется в виде листов, лент в рулонах, плит, полос, 31
2.6 Термообработка сплава АД1 32
3 Методы исследования 33
3.1 Основные данные и конструкция микротвердомера ПМТ-3 33
3.2 Методика определения микротвердости на ПМТ-3 36
4 Исследование зависимости микротвердости структурных составляющих от модуля упругости 41
4.1 Подготовка шлифов для металлографических исследований 41
Первым этапом для всех металлографических исследований является 41
4.2 Определение модуля упругости на НаноСкане – 3D 44
4.3 Методика исследования зависимости микротвердости структурных составляющих от модуля упругости 46
5 Безопасность жизнедеятельности 73
5.1 Анализ устойчивости работы технических систем используемых для исследования 73
5.2 Разработка мероприятий, снижающих воздействие опасных вредных производственных факторов (ОПВФ) 74
5.3 Пожарная безопасность 78
5.4 Электробезопасность 79
5.5 Требования, предъявляемые при работе за оптическими приборами 80
Для предотвращения переутомления и порчи зрения при 80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 84

Весь текст будет доступен после покупки

Понятие индентирование известно довольно-таки давно и является относительно легким, быстрым и неразрушающим методом исследования материалов. Данный способ очень востребован, так как им возможно проводить измерения в малых объемах. Поэтому вполне объяснимо стремление попытаться получить таким способом не только твердость, но и другие механические характеристики (например, такие, какие получают из экспериментов на растяжение) [1]. Между механическими свойствами, которые определялись при различных видах нагружения (кручение, растяжение, сжатие, изгиб и др.), существует связь. Для определения механических характеристик широко используют испытания на растяжение. Однако методика испытания на растяжение является сложной, поэтому многие ученые искали более простые способы определения механических характеристик, которые не требовали бы длительной подготовки образцов. В связи с этим обратили внимание на возможность определения механических характеристик методом измерения твердости. Тем более что подготовить образец для измерения твердости значительно проще, чем для разрывной машины.
В авиационных конструкциях чаще всего используют детали и узлы, изготовленные из алюминия и его сплавов. Поэтому дальнейшие наши исследования проводились на образце материала АД1. Прочностные расчеты деталей и узлов зачастую выполняют в программах компьютерного моделирования и инженерного анализа, основанных на методе конечных элементов.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Литературный обзор
1.1 Общеизвестные методы измерения твердости
В настоящее время твердость является одной из важнейших характеристик, которая позволяет определить качество какого-либо материала. Одним из самых распространенных определений твердости считается: свойство материала, позволяющее сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела (индентора) под действием нагрузки[2,3,4].
Существует огромное количество способов замера твердости, которые разделяют на разные категории, такие как измерения по характеру приложенной нагрузки или по масштабному фактору, но все эти методы не совсем соответствуют приведенному ранее определению. В 40-х годах 20 века, одним известным профессором, Гью О’Нейлем, была предложена классификация основных способов определения твердости, к которым относят [5]: – твердость по Бринеллю (отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка); – твердость по Мейеру (отношение нагрузки к площади проекции поверхности отпечатка); – твердость по Русселю (отношение нагрузки к объему отпечатка).
Так, например, методы определения твердости по Бринеллю[6], Виккерсу [7], Берковичу получили (в соответствии с немецким стандартом DIN 50359) общее наименование – универсальная твердость [8].
Метод Роквелла - способ замера твердости металлов вдавливанием в испытываемую поверхность образца алмазного (конусовидного) индентора с углом при вершине 120? или стального закаленного шарика диаметром 1/16 дюйма [9].
Так же, исходя из немецкого стандарта, известно, что твердость по Мейеру получила название – твердость индентирования, хотя в 1960-е годы, в СССР, данный метод был назван кинетической твердостью. Измерение твердости в нанодиапазоне (глубина внедрения индентора не превышает 200 нм), по вышеуказанному способу, известен как метод Оливера и Фарра [10,11].
Согласно нашему мнению, влияние на определение микротвердости оказывает как геометрия индентора, так и радиус скругления алмазного наконечника.
В научной работе [12] представлены результат исследования влияния геометрии индентора на величину и характер изменения универсальной твердости мягкой и твердой стали в зависимости от прилагаемой нагрузки. Так, были выявлены положения для реализации размерного эффекта.
В статье В.М. Матюнина [13] подробно описаны методы и результаты исследования воздействия масштабного фактора на параметры твердости, определенные методами Виккерса и Бринелля на макро- и микроуровнях индентирования стальных образцовых плиток с различной твердостью. Определены значения нагрузки вдавливания и диаметра индентора, при уменьшении которых происходит резкое увеличение значений твердости. Предложены зависимости для пересчета значений твердости по Виккерсу для разных нагрузок вдавливания и твердости по Бринеллю для разных диаметров инденторов, но при условии равенства степени нагружения или отношения диаметра отпечатка к диаметру индентора.
В работе [14] исследована взаимосвязь твердости (HV) от приложенной нагрузки. Известно, что у использованных материалов, испытывающих фазовые превращения, твердость увеличивается при возрастании нагрузки, что обусловлено фазовым переходом, протекающем в материале.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Федосов, С.А., Пешек Л. Определение механических свойств материалов микроиндентированием: Современные зарубежные методики. М.: Физический факультет МГУ. 2004,100с.
2 Арзамасов, Б.Н. Материаловедение : учебник для вузов[Текст] / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. – М.: Из-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 648 с.
3 Большаков, В.І. Прикладнематеріалознавство [Текст] / В.І. Большаков, О.Ю. Береза, В.І. Харченко. – Дніпропетровськ: РВА «Дніпро- VAL», 2000. – 290 с.
4 Дальский, А.М. Технология конструкционных материалов [Текст] / А.М. Дальский, Т.М. Барсукова, Л.Н. Бу-харкин и др.; под ред. А.М. Дальского. – 5-е изд., исправленное – М.: Машиностроение, 2004.–52с.
5 О’Нейль Г. Твердость металлов и ее измерение: пер. с англ. [Текст] / Г. О’Нейль. – М.–Л.: Металлургиздат, 1940. – 376 с.
6 ГОСТ 9012-59. Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю [Текст] – Введ. 1959-03-01. – М.: Издательство стандартов, 1959.- 27с.
7 ГОСТ 2999-75. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу. [Текст] – Введ. 1975-05-02. – М.:Издательство стандартов, 1975. - 20 с.
8 Testing of metallic materials – Universal hardness test – Part 1: Test method: DIN 50359-1, 1997. – 15 p.

Весь текст будет доступен после покупки