Металлографические исследования

Важнейшим критерием оценки качества конструкционных материалов является характеристика их структуры. Состав сплава, условия выплавки и кристаллизации, процессы обработки давлением и термообработки, а также рабочая нагрузка – вот факторы, оказывающие значительное воздействие на структуру материала.

Именно для количественной и качественной интерпретации указанной характеристики и ее связи с физическими, механическими, технологическими, химическими и эксплуатационными свойствами материала специалистами Центра «Эталон» применяется металлографический метод исследования.

Для проведения подобного рода исследований нашими учеными используется новейшая измерительная аппаратура и оборудование: микроскопы Zeiss, оборудование пробоподготовки Struers.

Используемая специалистами центра аппаратура и технологии создают все условия для контроля широкого круга материалов, созданных как традиционными, так и инновационными методами, такими как селективное лазерное спекание или укладка композиционных материалов по схеме 4 D армирование.

Индентирование

Наиболее перспективным и одновременно эффективным способом определения прочностных характеристик конструкционных материалов, применяемых Центром «Эталон», является индентирование. Данный способ исследования свойств материалов сочетает в себе точность, оперативность и строгое соблюдение государственных и международных стандартов. В зависимости от специфики задачи специалистами Центра «Эталон» применяются два метода – кинетическое и динамическое индентирование Каждый из указанных методов имеет свои преимущества и свои отличия.

Инструментальное (кинетическое) индентирование

Данный способ является незаменимым при создании и изготовлении сложных композиционных (многокомпонентных) материалов. Ведь известно, что композиционный материал, как гетерофазная система, представляет собой неоднородную структуру, состоящую из двух и более элементов, оценку физико-механических свойств которых на микро уровне сложно провести по отдельности. Но сверхмалая площадь отпечатка индентора позволяет исследовать прочностные свойства и характеристики отдельных структурных единиц материала, вплоть до армирующих и связующих элементов композита.

Сущность метода кинетического индентирования заключается в следующем: индентор, выполненный в форме пирамиды, и с известными свойствами под действием нагрузки вдавливается в поверхность рассматриваемого образца с постоянной скоростью. При достижении заданной нагрузки или глубины вдавливания движение останавливается на определенное время для выдержки материала под нагрузкой. После этого индентор отводится в обратном направлении. В процессе нагружения и разгрузки индентора производится фиксация значений нагрузки и соответствующих смещений.

Динамическое индентирование

Метод динамического индентирования применяется на макроуровне и позволяет осуществлять неразрушающий контроль прочностных свойств и характеристик конструкционных материалов. Для осуществления динамического индентирования не требуются подготовка специальных образцов – контроль прочностных характеристик материала можно осуществлять уже на готовом изделии, что существенно расширяет границы применения указанного метода индентирования.

Основы метода динамического индентирования схожи с методом кинетического инднетирования, но имеет несколько принципиальных отличий: индентор известной формы, с известными характеристиками при помощи разгонного гравитационного механизма ударно нагружает поверхность рассматриваемого материала. При этом в момент контактного взаимодействия индентора с материалом, магнитоиндукционный преобразователь, состоящий из постоянного магнита, соединенного с индентором и катушки индуктивности, регистрирует скорость перемещения индентора в каждый момент времени. Дальнейшая обработка регистрируемых параметров позволяет вычислить важнейшие физико-механические характеристики.