Комплекс механических свойств интерметаллидов на основе алюминия и особенности их дефермации и разрушения на нано- и микроуровнях
Впервые в одинаковых условиях нагружения методом нано- и микроиндентирования установлены отсутствующие в справочной литературе количественные данные относительно комплекса механических свойств (модуль упругости, микротвердость HV и нанотвердость Hh, характеристики пластичности dH »dA, границя текучести s0,2, вязкость разрушения K1с) интерметаллидов на основе алюминия конструкционного назначения и технологического происхождения, особенностей их деформации и разрушения.
За исключением Al4Ca все другие исследованные интерметаллиды алюминия Al3Ti, Al3Zr, Al3Fe, Al2CaSi2 обнаруживают высокую жесткость и по значениям модуля Юнга приближаются к керамическим материалам. По уровню прочности (HV, s0,2) и склонности к деформационному упрочнению исследованные інтерметаллиды можно расположить в ряд: Al4Ca, Al2CaSi2 ® Al3Ti, Al3Zr ® Al3Fе.
Все исследованные интерметаллиды, включая Al3Ti, Al3Zr, Al3Fe, Al4Ca и Al2CaSi2, оказываются малопластичными веществами, для которых характеристика пластичности dH оказывается меньше критической величины dH = 0,9, что свидетельствует об их склонности к хрупкому разрушению при нагрузке в стандартных условиях розтяжения и изгиба. По уровню пластичности исследованные интерметаллиды алюминия являются сравнимыми с некоторыми естественными минералами (например, CaCO3), занимая по характеристике пластичности dH промежуточное положение между ОЦК-металлами и керамическими соединениями. Всем исследованным интерметаллидам алюминия присуща очень низкая вязкость разрушения K1с, которая по абсолютной величине оказывается сравнимой с безкислородной керамикой (например, Cr7C3), а для интерметаліда Al4Ca этот параметр оказывается даже меньше, чем для ковалентных кристаллов (например, Si) и стекла.
Полученные в работе результаты важны для разработки новейших технологий получения современных сверхлегких сплавов, в частности, высокопрочных сплавов алюминия и пено алюминия, оптимизации их состава и структуры, прогнозирования механического поведения в реальных условиях эксплуатации под нагрузкой путем информационно диагностического обеспечения надежности и долговечности материалов. Развиты физические представления теории деформации и разрушения при внедрении жесткого индентора в малопластичные интерметаллидные соединения в условиях упруго-пластичного контакта на нано- и микроуровнях с применением современных физико-математических моделей твердости, которые позволяют исследовать особенности деформации указанных материалов под нагрузкой.