Актуальные проблемы в машиностроении Том 4 №2 2017

127 / 150

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 4. № 2. 2017 Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
127
УДК 538.9
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ДЕФОРМАЦИОННЫХ СТРУКТУР
НА ПРИМЕРЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ НИКЕЛЯ*
Е.А. АЛФЁРОВА, канд. физ.-мат. наук, доцент
(НИ ТПУ, г. Томск)
Е.А. Алфёрова – 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30,
Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
e-mail:
Деформационные структуры на поверхности металлов являются источником
информации о процессах протекающих внутри материала при деформацию. На сегодняшний
день предпринимаются попытки на основе параметров деформационного рельефа выделить
критерии работоспособности деталей машин или критерии разрушения. В научных
исследованиях деформационные структуры также являются источником информации. Все
эти задачи невозможно решить без количественной оценки. В работе рассмотрены
возможности количественной оценки деформационных структур с использованием двух и
трехмерных параметров шероховатости, а также непараметрических критериев. Приведены
количественные оценки деформационных структур различного типа на примере
монокристаллов никеля. Показано, что на основе непараметрических критериев
шероховатости можно идентифицировать в деформационной структуре наличие одного или
нескольких типов структурных элементов деформационного рельефа и показать их
масштабную иерархию.
Ключевые слова: конфокальная микроскопия, двухмерные и трехмерный параметры
шероховатости, деформационные структуры, монокристалл.
Введение
Деформационный рельеф негативно сказывается на ряде эксплуатационных свойств
деталей конструкций. Изменение изначально гладкой поверхности (увеличение ее
шероховатости) приводит к ухудшению отражательной способности, свариваемости и т.д.
Вместе с тем, внешняя картина рельефа отражает процессы, происходящие внутри
кристалла. Благодаря чему, одни исследователи пытаются понять закономерности
протекания пластической деформации [1–10], а другие установить критерии
работоспособности материала [1, 11].
Деформационные структуры, наблюдаемые на поверхностях кристаллов чрезвычайно
разнообразны. Они наблюдаются при различных видах нагружения для поли- и
монокристаллов.
Наиболее часто на поверхностях поликристаллических агрегатов наблюдаются
системы следов сдвига и значительная часть внимание уделяется размеру и ориентации зерен
[5, 12–13]. В работе [1] предполагают, что шероховатость поверхности зерен зависит от
морфологии следов, и параметр шероховатости может быть использован в качестве критерия
зарождения трещин. Кроме того, достаточно часто внимание уделяется гофрированию
(складкообразованию), т.к. этот эффект является нежелательным спутником процессов
обработки металлов давлением [1–2, 14–15]. Часто для количественной оценки используют
ширину формирующихся пачек следов и расстояние между следами в пачки [1–2] и
параметры шероховатости.
* Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-32-60007
мол_а_дк