Комплекс механічних властивостей інтерметалідів на основі алюмінію та особливості їх деформації та руйнування на нано- і мікрорівнях

1. Номер державної реєстрації теми – 0109U001776
2. Науковий керівник – д.т.н., проф. Лобода П.І.
3. Cуть розробки, основні результати

Вперше в однакових умовах навантаження шляхом нано- та мікроіндентування встановлено відсутні до цього часу в довідковій літературі кількісні дані щодо комплексу механічних властивостей (модуль пружності, мікротвердість HV та нанотвердість Hh, характеристики пластичності dH »dA, границя плинності s0,2, в'язкість руйнування K1C) інтерметалідів на основі алюмінію конструкційного призначення та технологічного походження, особливостей їх деформації та руйнування.

За виключенням Al4Ca всі інші досліджені інтерметаліди алюмінію Al3Ti, Al3Zr, Al3Fe, Al2CaSi2 виявляють високу жорсткість і за модулем Юнга наближаються до керамічних матеріалів. За рівнем міцності (HV, s0,2) та схильності до деформаційного зміцнення досліджені інтерметаліди можна розташувати в ряд: Al4Ca, Al2CaSi2 ® Al3Ti , Al3Zr ® Al3Fe.

Всі досліджені інтерметаліди, включаючи Al3Ti, Al3Zr, Al3Fe, Al4Ca та Al2CaSi2, виявляються малопластичними речовинами, для яких характеристика пластичності dH виявляється меншою за критичну величину dH = 0,9, що свідчить про їх схильність до крихкого руйнування при навантаженні в стандартних умовах розтягнення та згину. За рівнем пластичності досліджені інтерметаліди алюмінію є порівняними з деякими природними мінералами (наприклад, CaCO3), займаючи за характеристикою пластичності dH проміжне положення між ОЦК- металами та керамічними сполуками;

Всім дослідженим інтерметалідам алюмінію притаманна дуже низка в’язкість руйнування K1C, яка за абсолютною величиною виявляється порівняною з неоксидною керамікою (наприклад, Cr7C3), а для інтерметаліда Al4Ca цей параметр виявляється навіть меншим, ніж для ковалентних кристалів (наприклад, Si) та скла.

Отримані в роботі результати важливи для розробки новітніх технологій отримання сучасних надлегких сплавів, зокрема, високоміцних сплавів алюмінію та спіненого алюмінію, оптимізації їх складу та структури і прогнозування механічної поведінки в реальних умовах експлуатації під навантаженням шляхом інформаційно-діагностичного забезпечення надійності і довговічності матеріалів. Розвинуто фізичні уявленя в галузі теорії деформації та руйнування при заглибленні жорсткого індентора в малопластичні інтерметалідні сполуки в умовах пружно-пластичного контакту на нано- та мікрорівнях із застосуванням сучасних фізико-математичних моделей твердості, які дозволяють дослідити особливості деформації зазначених матеріалів під навантаженням