Деформация и разрушение на мезоуровне поверхностно упрочненных материалов тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.04 ВАК РФ

На правах рукописи

ПАНИН Сергей Викторович

ДЕФОРМАЦИЯ И РАЗРУШЕНИЕ НА МЕЗОУРОВНЕ ПОВЕРХНОСТНО УПРОЧНЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

01.02.04 - механика деформируемого твердого тела

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Томск - 2004

Работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, академик Панин В Е

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,

профессор Киселев С П доктор технических наук, профессор Кориков А М

доктор физико-математических наук, профессор Ревуженко А Ф

Ведущая организация- Институт проблем механики РАН, г. Москва

Защита состоится " 18 " Февраля 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 003.035.01 при Институте теоретической и прикладной механики СО РАН по адресу: 630090, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИТПМ СО РАН.

Отзывы на реферат, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по указанному адресу в двух экземплярах не позднее, чем за две недели до защиты.

Автореферат разослан " 17" января 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор

В И Самсонов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. До недавнего времени исследование процессов пластической деформации проводилось на основе двух традиционных подходов: механики сплошной среды (макроуровень) и теории дислокаций (микроуровень). В рамках обоих подходов были всесторонне изучены носители, механизмы и закономерности деформации, качественно объяснено поведение деформируемого твердого тела в различных условиях нагружения. Однако многочисленные попытки объединить эти два подхода и количественно описать кривую пластического течения не принесли ожидаемых результатов.

Два десятилетия назад было выдвинуто положение о том, что в деформируемом твердом теле необходимо рассматривать иерархию масштабов структурных уровней деформации. На мезомасштабных уровнях носителями деформации являются трехмерные мезообъемы, которые перемещаются по схеме "сдвиг+поворот". Систематическое исследование структурных уровней деформации привело к созданию нового научного направления - физической мезомеханики материалов. В рамках данного подхода деформируемое твердое тело рассматривается как многоуровневая система, в которой микро-, мезо- и макромасштабные уровни органически взаимосвязаны [1].

Согласно представлениям физической мезомеханики считается, что в кристаллической решетке деформационные дефекты (дислокации) зарождаются на микро-концентраторах напряжений. Наиболее интенсивно этот процесс развивается в поверхностных слоях нагруженного твердого тела. Нанесение упрочняющих покрытий или поверхностное упрочнение материала блокирует микро-концентраторы напряжений и вводит контролируемые мезо-концентраторы напряжений нескольких типов:

• квазипериодически пространственно расположенные мезо—концентраторы напряжений, возникающие на границе раздела между покрытием и основой вследствие различия их упругих деформаций;

• квазипериодически пространственно расположенные трещины в упрочняющем покрытии, концентрирующие напряжения как надрезы на образце;

• стохастически распределенные мезо-концентраторы напряжений в условиях сложного профиля границы раздела, обработки материала ультразвуком при поверхностном упрочнении и др.

Детали и элементы конструкций с упрочняющими и защитными покрытиями конструкционного и инструментального назначения работают при различных схемах нагружения, включающих растяжение, сжатие, изгиб, циклическое нагружение, сложнонапряженное состояние в парах трения. Естественно, что мезо-концентраторы напряжений различного типа должны приводить к развитию локализации пластического течения на различных мезомасштабных уровнях, вовлечению поворотных мод деформации, зарождению трещин и, в конечном итоге, разрушению материала. Данные процессы являются по своей природе многоуровневыми. И если микромасштабный уровень развития указанных процессов изучен в литературе достаточно полно, то систематические исследования механизмов и закономерностей локализованного пластического течения в иерархии мезомасштабных уровней только начинаются.

Важность учета локализации пластического течения на мезомасштабных уровнях осознана в механике сплошной среды: в последние годы появилась целая серия работ в этой области [2-4]. Однако для корректного построения и обоснования моделей локализованного пластического тпптТд^п^^цлщищтйЦт: уровнях в различных материалах и при различных схемах вдцдонгШШкеобх щимы систематические

!

экспериментальные исследования в контролируемых условиях. Такие условия естественным образом выполняются при деформации материалов с упрочняющими покрытиями или поверхностно упрочненными слоями Их исследование представляют и большой практический интерес, поскольку подавляющее большинство современных деталей машин и механизмов производятся из конструкционных и инструментальных материалов с упрочненными рабочими поверхностями или нанесенными покрытиями (упрочняющими, защитными или функциональными).

Актуальность рассмотрения многоуровневых процессов накопления повреждений подчеркивается и в механике разрушения. В работе [5] указано, что понимание, а, следовательно, и корректное описание проблем разрушения может быть достигнуто только в случае учета процессов накопления повреждений, обеспечиваемых за счет локализованного развития пластической деформации в иерархии масштабных уровней. В работе [6] на основании энергетического подхода к описанию разрушения, указывается на необходимость учета деформационных процессов в иерархии масштабных уровней деформации. При этом особую актуальность приобретают материалы и условия нагружения, для которых время наступления разрушения может изменяться на несколько порядков. Особенную важность многоуровневость развития деформации приобретает в условиях локализованного приложения нагрузок, усталостного разрушения, износа в парах трения [7,8] и т. п. При этом корректное описание перехода процесса нарушения сплошности от меньшего масштабного уровня к большему возможно только при рассмотрении иерархической взаимосвязи локализованных пластических сдвигов и вызванного ими разрушения.

Проведение подобных экспериментальных исследований на мезоуровне требовало создания новых аппаратных и программных средств, в качестве которых могут выступать методы и средства технического зрения [9], включающие автоматизированные оптико-телевизионные измерительные комплексы, способные оперативно выполнять обработку больших объемов видеоинформации, производить высокоточные измерения, качественно и наглядно представлять полученные результаты. Значительные перспективы в плане практического приложения оптико-телевизионных систем открывает их комплексное применение с существующими методами неразрушагощего контроля (дефектоскопии). Анализ характерных стадий формирования усталостных трещин может быть выполнен одновременно методом свободных колебаний и путем построения карт деформации поверхности. Изучение возможностей методов технического зрения для исследования механизмов деформации и разрушения на мезоуровне на примере образцов конструкционных и инструментальных сталей с различными типами покрытий и поверхностных упрочненных слоев представляется важным для построения моделей механики структурно-неоднородных сред

Цель и задачи работы: Целью работы является создание методов, алгоритмов, аппаратных и программных средств для получения качественной и количественной оценки процессов деформации и разрушения, развивающихся в деформируемом твердом теле на мезоуровне, и последующее проведение таких исследований на образцах конструкционных и инструментальных сталей с разными типами покрытий и поверхностного упрочнения при различных схемах нагружения.

В работе были поставлены следующие задачи: - разработать структурную схему оптико-телевизионной измерительной системы и на ее основе реализовать два варианта исследовательского комплекса: на базе оптического (система ТрЙ^^^Й^^^ГГо^лсктронного микроскопов (РЭМ);

} АЩГ4ЖГ.4„а' 4 !

* I

!_ 4« КГ (С

- разработать алгоритмы и программы для построения векторов перемещений и вычисления компонент тензора дисторсии, а также алгоритмы и программы для оценки мезоструктуры на поверхности образцов нагруженных материалов по значению фрактальной размерности, энергии Фурье- и вейвлет-спектров изображений, динамических информативных признаков и провести их экспериментальное тестирование;выявить факторы, определяющие характер развития деформации и разрушения на мезоуровне образцов конструкционных сталей с разными защитными, упрочняющими и функциональными покрытиями, нанесенными методами- электронно-лучевой наплавки, холодного газодинамического напыления, газотермического напыления с последующим оплавлением при приложении мощных ультразвуковых колебаний, активированной дуговой металлизации, газопламенного напыления;выявить закономерности развития деформации и разрушения на мезоуровне образцов конструкционных и инструментальных сталей, поверхностно упрочненных методами диффузионного борирования, электроискрового легирования, а также ионного легирования и ионного азотирования поверхности

На защиту выносятся следующие положения'.

1. Обоснование возможности количественного исследования процессов деформации и разрушения на мезоуровне методами технического зрения; структурная схема оптико-телевизионной измерительной системы, а также варианты ее реализаций.

2. Алгоритмы и результаты экспериментального тестирования программ построения векторов перемещений и расчета компонент тензора дисторсии, а также программ количественного описания мезоструктуры поверхности нагруженных твердых тел по расчету фрактальной размерности, энергии Фурье- и вейвлет-спектров, а также динамических информативных признаков изображений.

3. Фронтальный характер распространения пластического течения материала основы при растяжении образца с упрочняющим покрытием, которое сопровождается периодической остановкой фронта полосы Чернова-Людерса и развитием около границы раздела покрытие-основа «встречных мезовихрей», что определяет зарождение на границах раздела и распространение в покрытии трещин нормального отрыва.

4. Определяющее влияние на пластичность и прочность композиционного материала геометрии профиля границы раздела «покрытие (упрочненный поверхностный слой) - подложка», а также характера растрескивания покрытия (связанного с геометрией границы его раздела с подложкой), которое может приводить как к снижению пластичности поверхностно-упрочненного материала, так и к ее повышению.

5. Фрагментация материала основы, связанная с вихревым характером пластического течения в поверхностно-упрочненном материале. Ее развитие определяет прочностные характеристики материала с покрытием (поверхностным упрочнением), распространение магистральной трещины при усталостном разрушении, изнашивание материала в парах трения.

6. Качественный критерий усталостного предразрушения при знакопеременном циклическом изгибе, учитывающий эволюцию вихревой деформации на мезомасштабном уровне в остаточном сечении образца перед распространением магистральной усталостной трещины.

7. Взаимосвязь изменения частоты свободных колебаний образцов стали 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями с локализованным развитием

пластической деформации и нарушением сплошности в условиях распространения усталостных трещин.

8. Обоснование режимов формирования покрытий и переходных слоев, а также выбора толщины покрытий и величины адгезионной прочности, обеспечивающих максимальное повышение прочностных свойств и пластичности.

Научная новизна. В работе впервые:

- обоснована возможность применения методов технического зрения для количественного описания процессов деформации и разрушения на мезоуровне твердых тел, а также разработана структурная схема оптико-телевизионного измерительного комплекса;

- созданы алгоритмы и программы для анализа параметров деформации и разрушения на мезомасштабном уровне;

- для широкого круга композиций с покрытиями выявлено влияние геометрии границы раздела «покрытие-основа», переходных и промежуточных слоев, соотношения прочностных характеристик покрытия и подложки, величины адгезионной прочности, а также толщины покрытия на характер развития деформации и разрушения на мезоуровне при различных схемах нагружения;

- выявлена определяющая роль геометрии границы раздела «покрытие-основа» в зарождении и распространении усталостных трещин в композициях с покрытиями, нанесенными методом электронно-лучевой наплавки;

- в результате комплексного использования методов технического зрения и свободных колебаний установлена численная связь между усталостным разрушением образцов с покрытиями и изменением собственных частот их свободных колебаний;

- установлена связь между интенсивностью изнашивания и характером развития пластической деформации на мезомасштабном уровне в композициях с различными покрытиями и модифицированными поверхностными слоями.

Практическая ценность.

1) варианты реализации исследовательских оптико-телевизионных измерительных систем (в том числе 2 устройства ввода изображения из РЭМ в персональную ЭВМ);

2) программное обеспечение для построения векторов перемещений, вычисления компонент тензора дисторсии и интенсивности деформации, фрактальной размерности, расчета распределений энергии Фурье-спектра мощности, расчета вейвлет-спектров, а также динамических информативных признаков;

3) рекомендации по оптимизации режимов формирования различных покрытий и режимов упрочнения поверхности конструкционных и инструментальных материалов, предназначенных для работы в различных условиях нагружения;

4) результаты комплексного исследования усталостного разрушения оптико-телевизионной измерительной системой и методом свободных колебаний могут быть использованы для неразрушающего контроля состояния нагруженных деталей машин и элементов конструкций.

Внедрение работы.

Созданные программы являются неотъемлемой частью оптико-телевизионного комплекса "ТОМвС" (на который получен патент РФ) и используются для проведения исследований различных материалов и сплавов в Институте физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН, Томском политехническом университете. На устройство ввода изображений из растрового электронного микроскопа в ПЭВМ также получен патент РФ, и оно (устройство) эксплуатируется в настоящее время в ИФПМ СО

РАН совместно с микроскопом "РЭМ-200". На разработанное программное обеспечение получены 5 актов государственной и отраслевой регистрации

Разработанные в диссертации методы и программы прошли апробацию и использованы в рамках прикладных НИОКР и международных соглашений' Международный проект с Кембриджским университетом «Волны локализованной пластической деформации - новый подход к изучению пластической деформации материалов» (поддержан Британским Королевским научным обществом 1997-1999 гг); Международный проект с Дрезденским Институтом неразрушающего контроля (Германия) "Неразрушающий контроль остаточного срока службы материалов на основе моделей мезомеханики" (1997-1999 гг.); Хоз/договор с РАО "Газпром" №24/97 "Системы диагностики и пожаротушения" (1997-2001 гг.); проект «Разработка промышленного комплекса для восстановления деталей энергетического оборудования и аттестации защитных и упрочняющих покрытий» (грант Администрации г. Томска посвященный 400-летию г. Томска (1999-2000 годы)).

Связь работы с научными программами и темами. Диссертационная работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН в соответствие с планами государственных и отраслевых научных программ: "Разработка программного обеспечения автоматизированного компьютерного комплекса аттестации материалов" (проект НИОКР Н2 по ГНЦ ИФПМ СО РАН на 1994-1995 гг.), "Компьютерные программы конструирования новых материалов" (проект "Информационные технологии в высшем образовании" МОПО РФ 1994-1995 гг.); "Разработка методик, алгоритмов и программ, входящих в технологии измерения и восстановления живучести оборудования предприятий атомной, тепловой энергетики и промышленности" (проект НИОКР Н1 по ГНЦ ИФПМ СО РАН на 1996 гг.); Федеральная целевая программа "Исследования и разработка по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения" по направлению "Компьютерное конструирование новых материалов" (1996-1998 гг.); Грант РФФИ «Механика движения объемных структурных элементов на мезоуровне при пластическом деформировании твердых тел», проект № 96-01-00902 (1996-1998 гг.); «Физическая мезомеханика структурно-неоднородных сред» (основные задания к плану НИР ИФПМ СО РАН на 1995-2000 гг.); Интеграционная программа фундаментальных исследований СО РАН: проект №77 "Физические процессы на границах раздела при получении гетерогенных материалов и покрытий" (1997-1999 гг.); Грант РФФИ «Мезомеханика структурных неустойчивостей и вихревой характер пластического течения в деформируемом твёрдом теле», проект № 99-01-00583 (1999-2001 гт.); Молодежный проект СО РАН «Мезомеханика внутренних границ раздела высокопрочных и износостойких градиентных материалов и покрытий» (2000-2001 гг.); Грант РФФИ №00-01-81134-Бел2000_а «Физическая мезомеханика деформирования и разрушения материалов, модифицированных плазменными, электронно-лучевыми, ионно-лучевыми и газотермическими методами» (2000-2001 гг.); ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» по проекту «Компьютерное конструирование градиентных композиционных материалов конструкционного и функционального назначения для объектов техники энергетического и нефтегазового комплексов и разработка технологий их производства» (2000-2002 гг.), Интеграционный проект СО РАН №45 «Разработка принципов мезомеханики поверхности и внутренних границ раздела и конструирование на ее основе новых градиентных конструкционных материалов и многослойных тонкопленочных структур для электроники» (2000-2002 гг); молодежный проект РАН

«Принципы конструирования высокопрочных и износостойких градиентных материалов и покрытий на основе физической мезомеханики» (2001-2003 гг.); «Основы физической мезомеханики поверхностных слоев твердых тел» (основные задания НИР ИФПМ СО РАН на 2001-2003 гг.); Грант РФФИ №02-01-81003-Бел2002_а «Механика пластической деформации и разрушения поверхностно упрочненных твердых тел» (2002-2004 гг )

Апробация работы. Основные результаты работы отражены в 77 публикациях: в 1 монографии, 2 патентах на изобретение, 5 свидетельствах о регистрации компьютерных программ, 69 статьях в рецензируемых журналах и сборниках трудов международных конференций. Результаты работы были представлены на следующих конференциях:

IV International conference on Computer-Aided Design of Advanced Materials and Technologies "CADAMT'95" (Томск, 1995); "Физика прочности и пластичности материалов" (Самара, 1995); 2-й международный симпозиум по трибофатике (Москва, 1995); Международный конгресс "Защита-95" (Москва, 1995), Third Russian-Chinese Symposium "Advanced Materials and Processes" (Калуга, 1995); "Распознавание образов и анализ изображений: новые информационные технологии" (Курск, 1995), «Сибконверс'95» (Томск, 1995); "MESOFRACTURE-96" (Томск, 1996); International Conference on Surface Engineering, (Shanghai, China, 1997); "CADAMT'97" (Байкальск,

1997); "Распознавание-97" (Курск, 1997), 4-й Китайско-Российский симпозиум "Advanced Materials and Technologies" (Pingu, China, 1997); 15th International Thermal Spray Conference (Nice, France, 1998); "Mesomechanics'98" (Tel-Aviv, Israel); Международный семинар "Функциональные градиентные материалы" (Киев, Украина,

1998); Международный симпозиум «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (Хабаровск, 1998); Международная научно - технической конференция "Энергодиагностика и Condition Monitoring" (Москва, 1998); 3rd Russian-Korean International Symposium on Science and Technology KORUS'99 (Novosibirsk, Russia,

1999); VI-я всероссийская конференция «Механика летательных аппаратов и современные материалы» (Томск, 1999); International Conference of Role of Mechanics for Development of Science and Technology (Xi'an, China, 2000); 4Ih Korean - Russian-International Symposium on Science and Technology KORUS'2000 (Ulsan, Korea, 2000); Третья международная конференция «Энергодиагностика и Condition Monitoring» (Нижний Новгород, 2000); Junior Euromat (Lausanne, Switzerland, 2000); 6th Russian-Chinese Symposium "Advanced Materials and Processes" (Beijing, China, 2001); "MATERIALS WEEK 2001" (Munchen, Germany, 2001); Вторая международная научно-техническая конференция «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных конденсированных сред ЭМФ 2001» (Барнаул, 2001); 17-я Межреспубликанская конференция «Численные методы решения задач теории упругости и пластичности» (Новосибирск, 2001); International conference on Computer-Aided Design of Advanced Materials and Technologies "CADAMr2001" (Томск, 2001); 5th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology KORUS'2001 (Tomsk, Russia, 2001); International Conference on New Challenges in Mesomechanics (Aalborg, Denmark, 2002); New Trends in Fatigue and Fracture (Metz, France, 2002); 7,h Korean-Russian International Symposium on Science and Technology (Ulsan, Republic of Korea, 2003); New trends in fatigue and fracture II, (Hammamet, Tunisia, 2003); 5,h International Conference for Mesomechanics (Tokyo, Japan, 2003), 6,h International Conference for Mesomechanics (Patras, Greece, 2004); «Высокие технологии и обеспечение качества и надежности изделий машиностроения» (Самара, 2004); Fracture Mechanics'2004 "Environment Effects on Fracture and Damage" (Huangshan, China, 2004).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, 7 приложений и списка литературы Общий объем работы составляет 507 страниц, включая 233 рисунка, 12 таблиц, библиографический список содержит 396 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи работы, положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая ценность исследований.

В первой главе приведен обзор литературных данных по существующим на сегодняшний день представлениям о процессах пластической деформации на различных масштабных уровнях, а также о разрушении, как о предельной стадии локализации деформации на макромасштабном уровне. Описаны существующие представления о структурных уровнях деформации, их механизмах, носителях и связи со стадиями кривой течения. Анализируются закономерности развития деформации в материалах с покрытиями и модифицированными поверхностными слоями при различных схемах приложения нагрузки. Описываются достоинства и недостатки экспериментальных методов оценки напряжений и деформаций в нагруженных твердых телах, основанные на обработке различного рода изображений.

Во второй главе сформулирована постановка задачи, обоснован выбор материалов для исследования, описаны методы, разработанные для изучения механизмов деформации на мезомасштабном уровне.

В работе использовали образцы конструкционных (СтЗ, 20X13, 15НЗМА, 40Х, сталь 45) и инструментальных (9ХФМ) сталей с различными упрочняющими покрытиями (электронно-лучевая наплавка, активированная дуговая металлизация, газопламенное напыление, газотермическое напыление с последующим оплавлением в условиях приложения мощных ультразвуковых колебаний), поверхностным упрочнением (ионная имплантация, диффузионное борирование, электроискровое легирование, ионное азотирование) и функциональными покрытиями (холодное газодинамическое напыление), а также образцы технического дюралюмина Д16АТ и высокопрочного интерметаллического соединения N¡63А137.

В диссертации использованы следующие методы исследования процессов деформации на мезоуровне: построение полей векторов перемещений и последующий расчет компонент деформации (тензор пластической дисторсии, интенсивность деформации); измерение фрактальной размерности, энергии Фурье- и вейвлет спектров мощности; расчет динамических информативных признаков для автоматизированной компьютерной обработки оптических (или по данным вторичной электронной эмиссии) изображений поверхности нагруженного материала.

Испытания на одноосное статическое растяжение и сжатие проводили на механической испытательной машине ИМАШ-2078, а также гидравлической испытательной машине "ЗсЬепск-Зтш-ЮО" Процессы пластической деформации мезо-и макромасштабного уровней наблюдали с помощью оптико-телевизионного измерительного комплекса «ТОМБС» на боковой грани образцов, т е. в области границы раздела «основа - покрытие» (рис. 1).

Идентификацию профилей границ раздела в случае борированных образцов проводили с использованием методов металлографии (цветного травления). Путем измерения микротвердости, выполнявшихся с использованием пирамидки Виккерса на микротвердомере ПМТ-ЗМ, количественно оценивали соотношение прочностных

характеристик материалов покрытия и матрицы. Твердость по Виккерсу определяли на твердомере ТП.

покрытие

Плоскость HteKrn ' ПОКрЫТИе

Рис 1 Схема наблюдения деформационного рельефа при испытаниях на растяжение

Процессы растрескивания покрытий с различной структурой и геометрией границы раздела изучали на плоской поверхности образцов с использованием растровых электронных микроскопов РЭМ-200, TESLA BS-300 и LEO-430. Запись изображений поверхности растрескавшихся боридных слоев осуществляли на разрушенных образцах с помощью двух специально созданных устройств ввода изображений. Дополнительно изображения поверхности нагруженных образцов получали с помощью сканирующего туннельного микроскопа СММ-2000. Металлографический анализ выполняли с использованием микроскопов МИМ-9, EPIQUANT, NEOPHOT-2.

Испытания по схеме циклического изгиба проводили с помощью специально изготовленной установки. Механизмы усталостного разрушения исследовали на двух перпендикулярных поверхностях — на поверхности излома (после разрушения образца - рис. 2а) и на боковой грани образца (in situ - рис. 26).

надрезы

UJUUJ

1 © © «© © ©

ZF7

I

И

Рис. 2. Схема исследования образца (а); схема устройства для крепления образцов на предметном столике микроскопа (б)- / — струбцина; 2 — образец; 3 — прижимная пластина; 4 — прижимные винты, 5 — предметный столик; 6 — объектив

Частоты свободных колебаний образцов измеряли с помощью акустического прибора неразрушающего контроля «Интраскоп'2000», а также цифрового осциллографа УеНешап РС564> (Бельгия). Испытания на циклическое растяжение выполняли на гидравлической испытательной машине "ЗсЬепск-Зтиэ-100". Триботехнические испытания проводили на машине трения СМТ-1 по схеме "вал -колодка". Для наблюдения процессов деформации был изготовлен предметный столик оптического микроскопа (рис 3).

Образцы

Объектив микроскопа

Держатель образцов

Рис. 3. Держатель, позволяющий фиксировать образец на предметном столике микроскопа для съемки оптических изображений

В третьей главе описываются результаты работ по разработке аппаратного, алгоритмического и программного обеспечения систем технического зрения высокого разрешения для изучения деформации и разрушения на мезоуровне нагруженных материалов.

Для исследования процессов деформации и разрушения на мезоуровне в данной работе было предложено использовать оптико-телевизионную измерительную

систему (ОТИС), структурная схема которой представлена на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема оптико-телевизионной измерительной системы (ОТИС) на базе оптического микроскопа

Алгоритм работы ОТИС, предназначенной для оценки происходящих на поверхности деформируемого образца изменений, заключается в поиске на изображении информативных признаков, определении их параметров и измерении изменений этих параметров при пластической деформации образца. В общем виде, принцип работы ОТИС может быть записан как:

(1)

где 1п - информативный признак, Р(Я) - функция распределения яркости на изображении поверхности, Р(С) - функция распределения структурных элементов на изображении поверхности, Р(Г, Д) - функция, определяемая геометрическими параметрами структурных элементов на изображении (Г) и степенью деформации (Д), Р(Р, Д) -функция, определяемая параметрами рельефа (Р) на изображении поверхности и степенью деформации (Д).

Разработанное в работе программное обеспечение включает следующие алгоритмы и программы.

Алгоритмы построения векторов перемещений участков поверхности исследуемого образца основаны на использовании процедуры установления соответствия между участками двух изображений путем вычисления оценки-

v = а^ ех^ , Р2 (у)), (2)

где V - геометрические параметры, имеющие смысл сдвигов по декартовым координатам, по углу, масштабу и т.п., - текущее изображение (ТИ), ^(у) -эталонное изображение (ЭИ), полученное до деформации или в определенный момент времени, J — мера близости /•"/ и

Для определения меры близости конкретных квадратных и совпадающих по размеру участков сравниваемых изображений используются коэффициент корреляции к, или коэффициент разности

lie.,,-«ail,.,-пч)

U - "' • V =

I- > *-<iif

Jtt^-^tio,,-'»,)2

м j=i 1=1

inn

■-Лик..-1-

2,1 J|

1.1 J.I

(3)

где ¡и!г~ значения яркости пикселов сравниваемых участков ТИ и ЭИ соответственно, г - степень, возведение в которую позволяет производить фильтрацию помех (усиление полезной составляющей), mh т2 - среднеарифметические значения /Л12 соответственно, п - размер сторон площадок.

Программа расчета компонентов тензора дисторсии позволяет рассчитывать численные значения и получать двух- и трехмерное графическое представление продольной поперечной сдвиговой еЛ, и поворотной <о- компонент тензора дисторсии [1], а также интенсивности деформации у [10] (4). Пакет программ расчета векторов перемещений и вычисления компонентов тензора дисторсии работает под управлением операционной системы "MS-WINDOWS".

* Ж£ Ж-е \W_dU I : 2 (4)

- - ду 2> V' z 2 дх а/ ^ "

Программа вейвлет-спектрального анализа позволяет рассчитывать энергию вейвлет-спектра мощности Ew{a,t) по горизонтали и вертикали в низко- и высокочастотной области, а также получать численную оценку спектров путем расчета меры локальной перемежаемости lw(a,l):

, , „ EJa.t)

{Elr(a,t)}i

где а - масштаб; t - время, Ew- энергия вейвлет-спектра в (a,t), (Ew(a,t))t - средняя энергия по времени. Векторное представление XY-компонент меры локальной перемежаемости является наглядным способом визуализации неоднородностей на изображении, связанных, прежде всего, с формированием деформационного рельефа (рис. 5).

).

Рис. 5. Оптическое изображение (о) образца стали 20X13 при приращении циклической нагрузки 56*10 циклов (размер изображений 400*400 мкм), соответствующее ему векторное представления ХУ-компонент меры локальной перемежаемости (б), а также график изменения энергии Х-компоненты вейвлет-спектра (в)

Четвертая глава посвящена исследованиям закономерностей пластической деформации и разрушения на мезоуровне при активном растяжении.

4.1. Формирование «встречных вихрей» и зарождение трещин на внутренней границе раздела

В образцах малоуглеродистой стали с наплавленным малодеформируемым №СгВ51-покрытием при растяжении в подложке наблюдается распространение полосы Чернова-Людерса, что вызывает дополнительное локальное нагружение покрытия. Вследствие малодеформируемости в покрытии возникают встречные упругие напряжения (как реакция опоры), которые останавливают фронт Чернова-Людерса в локальной зоне около границы раздела (на рис. 6а показана овалом). В соответствие с теорией [И] в данной зоне возникает концентратор напряжений аномально высокого уровня, который генерирует в подложке «мезовихрь» встречного направления (рис. 6г).

Рис. 6. Оптические изображения (а,б) и поля векторов перемещений (в,г) в образце с ЭЛН-покрытием (покрытие сверху) перед возникновением (а,в,г) и после образования трещины (б), е=4.5%; Де=0 3%. Размер изображений 1685x1260 мкм2

Его суперпозиция с первичными сдвигами на фронте полосы Чернова-Людерса формирует в подложке два потока сдвигов по сопряженным направлениям ттах (на рис. 6г они показаны стрелками). Значительная неоднородность развития деформации в данной области обусловливает образование в покрытии трещины нормального отрыва (рис 66), которая зарождается на границе раздела и постепенно распространяется по направлению к поверхности покрытия (рис. 7).

Рис 7 Развитие поперечной трещины от границы раздела «покрытие - подложка» (покрытие снизу); а) е=8%, б,г) £=8.1%; в) е=8,05%. Размер изображений 840x630 мкм2

На рис. 7, а, б приведены изображения боковой поверхности образца с №СгВ81-покрытием при возникновении трещины. Видно, что развитие в подложке зоны локализованной пластической деформации носит аккомодационный характер и приводит к снижению степени локализации деформации в рассматриваемой области-максимальное значение интенсивности деформации снижается с упы)(= 1.6* 10'3 (рис. 7в) Д0Ушах~7*Ю'4(рис. 1г).

В процессе распространения в подложке полосы Чернова-Людерса образец испытывает локальные изгибы противоположного знака за время, пока покрытие блокирует развитие первичных сдвигов в подложке, образец изгибается в направлении покрытия; сразу после образования трещины образец изгибается в противоположную сторону. При этом полоса Чернова-Людерса скачком распространяется на расстояние, равное пространственному периоду растрескивания покрытия. Подобным образом в процессе распространения полосы Чернова-Людерса происходит фрагментация материала образца.

4.2. Роль геометрии границы раздела

Масштаб крупных «встречных мезовихрей», возникающих в области плоской границы раздела «покрытие-основа», можно снижать за счет формирования игольчатого/зубчатого профиля границы раздела Тем самым в этой области формируется большое количество стохастически распределенных мелких

концентраторов напряжений. Их роль, естественно, будет зависеть от толщины упрочняющего покрытия.

' ■ / ДА V

0> ♦ »? /■ /^ /Ч

Рис. 8. РЭМ-изображения упрочненного слоя разрушенного образца стали 15НЗМА с боридным слоем 40 мкм (а), стали СтЗ с боридным слоем 70 мкм и 100 мкм и переходным перлитным подслоем (в,г), стали СтЗ с боридным слоем толщиной 50 мкм и зубчатой границей раздела (е). Размер изображения 5300x4000 (а); 480x360 (в); 320x240 (г); 240x180 мкм2 (е). Соответствующие схемы структуры покрытий (б,д,ж)

В работе варьирование геометрии границы раздела «покрытие-основа» реализовывали путем поверхностного диффузионного борирования. Было получено 4 типа границ раздела, игольчатая, игольчатая с перлитным подслоем, зубчатая и плоская (рис. 8). При растяжении характер растрескивания поверхностного упрочненного слоя определяется профилем границы раздела, а также толщиной боридного слоя. В образцах легированной стали 15НЗМА, имеющей игольчатый профиль границы раздела «упрочненный слой-основа» (рис. 86), растрескивание является мелким и стохастически разветвленным (рис. 8а). Оптико-телевизионные исследования показали, что в образцах с игольчатой границей раздела и толщиной поверхностного упрочненного слоя до 80 мкм образование в нем трещин не приводит к макро-локализации деформации, хотя пластичность снижается (рис. 9а). Данный факт обусловлен низкой пластичностью материала подложки и, соответственно, его малой релаксационной способностью.

б

Рис 9 Диаграммы «напряжение-деформация» образцов стали 15НЗМА с различной толщиной боридного покрытия (а) без покрытия (/), 50 (2), 100 (5); 180 мкм (4), диаграммы «напряжение-деформация» образцов СтЗ с боридным покрытием различной толщины и подслоем (б): без покрытия (1), покрытие 60 (2), 100 (5), 180 мкм (4)

При толщине упрочненного слоя более 100 мкм роль профиля границы раздела в пластичности и прочности образца снижается В результате, образование первой же трещины в толстом покрытии обусловливает значительную локализацию деформации и последующее разрушение Наименьшую пластичность имеет образец с боридным слоем толщиной 180 мкм (рис. 9а, кривая 4).

При растяжении образцов пластичной малоуглеродистой стали с перлитным подслоем (рис 8г) в поверхностном упрочненном слое, при толщине последнего менее 80 мкм, характер растрескивания напоминает таковой, описанный выше для образцов стали 15НЗМА (см. рис. 8«), Как следствие, боридный упрочняющий слой, содержащий сетку мелких, стохастически ориентированных трещин, равномерно распределенных по длине рабочей части образца, обеспечивает квазиоднородное деформирование образца. Это приводило к повышению как прочности, так и пластичности поверхностно упрочненного образца при его растяжении (рис 96, кривая 2).

Интенсивность чефорчации

"11

Э 375 Е 4

3 9366 4

4 56 4

100 200 300 400 500 600 700 800 X мкм

б

Рис. 10 Изображение боковой грани (а) и распределение интенсивности деформации (б) в образце стали СтЗ с боридным слоем толщиной 50 мкм и зубчатой границей раздела; е=5%. Размер изображения 840x630 мкм

В образцах малоуглеродистой стали с боридным слоем толщиной более 80 мкм и перлитным подслоем наблюдается квазипериодическое пространственное распределение прямых поперечных трещин (рис. 8г). При этом пластичность образцов монотонно снижалась по мере увеличения толщины поверхностного упрочненного слоя (рис. 96).

В поверхностно упрочненном образце с зубчатой границей раздела мелкое растрескивание (рис 8е) также исключает быстропротекающую макролокализацию

деформации в объеме образца Это подтверждается как формированием относительно равномерно распределенного деформационного рельефа, так и картинами распределения интенсивности деформации (рис. 10) Видно, что в результате взаимодействия полос локализованной пластической деформации, распространяющихся от соседних трещин в упрочненном слое, деформация локализуется преимущественно в приповерхностном слое образца и не распространяется в нижележащие слои подложки (рис. 106).

4.3. Влияниеразупрочненного подслоя и градиентной структуры покрытия

Масштаб концентраторов напряжений на границе раздела «покрытие-подложка» можно варьировать, формируя между ними разупрочненный подслой. Эффект разупрочненного подслоя часто наблюдается в практике нанесения покрытий. Его, как правило, стараются избегать. Однако механизм его негативного влияния до сих пор неясен. В данной работе этот вопрос был изучен с использованием измерительного комплекса ТОМБС.

У///////?/,"//,'','' ''''*'

'/.'/-'"■"____

«скизцмц^ажст-и-кжжзи; лл л жжжжжжжхл *1

Рис 11 Распределение микротвердости по нормали к границе раздела (а) и поле векторов перемещений (о) в образце с двухстопным электроискровым покрытием и разупрочненный подслоем; е =2 5% Размер поля векторов (б) 420x315 мкм2 [12]

При электроискровом легировании образцов инструментальной стали 9ХФМ происходит формирование как двухслойного покрытия, так и разупрочненного подслоя в приграничном с покрытием слое матрицы (на рис. 11а обозначена стрелкой). Данная структура поверхностно упрочненного материала приводит к двум эффектам. Прежде всего, трещина в нагруженном материале возникает не на внутренней границе раздела, а на внешней поверхности покрытия. Во-вторых, развитие деформации в разупрочненной области приводит к фрагментации ее материала на мезоуровне (на рис. 116 выделена пунктирной рамкой). Пластичность образцов, имеющих подобный фрагментированный разупрочненный подслой, снижается в два раза по сравнению с поверхностно неупрочненными образцами Природа столь сильного влияния разупрочненного подслоя на пластичность образца с покрытием объясняется следующим. В мезомеханике показано, что в зоне предразрушения всегда происходит фрагментация материала на мезоуровне [1] Фрагментированный разупрочненный подслой оказывается подготовленным для распространения трещины. Поэтому когда поверхностная трещина проходит через двухслойное покрытие, ее дальнейшее распространение через фрагментированный подслой происходит с высокой скоростью. Возникающий при этом глубокий надрез вызывает развитие магистральной трещины и значительное снижение пластичности материала (рис. 126).

Рис 12 Оптические изображения образцов с двухслойным упрочняющим покрытием в области предстоящего разрушения (а) и разрушения (б) растрескивание только верхнего слоя (а), распространение поперечной трещины через оба слоя покрытия и фрагментированный разупрочненный подслой (б); а) г=2 3%, б) е=1 15% Размер изображений 420x315 мкм2

Градиентная структура двухслойного покрытия проявляется в замедленном распространении трещин в покрытии. Формирование трещин только в высокопрочном верхнем слое не обусловливает разрушение образца Более того, формирование в нижележащем материале полос локализованной деформации способствует эффективной релаксации локального концентратора напряжений в вершине трещины, что не приводит к снижению пластичности по сравнению с поверхностно неупрочненными образцами (рис. 12л). Распространение же трещины через оба слоя покрытия и фрагментированный разупрочненный подслой приводит к моментальному разрушению образца (рис. 12б) при снижении пластичности более чем в два раза.

4.4. Роль пластичности покрытия и адгезионной прочности

Естественно, что на механические свойства образца с покрытием существенное влияние оказывает соотношение характеристик пластичности (прочности) материалов покрытия и основы, а также адгезионная прочность При растяжении двухслойных А1-гп-Си покрытий, газодинамически напыленных на подложку из стали Ст 3, были выявлены несколько характерных сценариев развития деформации, которые определялись, прежде всего, пластичностью покрытия, а также их адгезионной прочностью. В более прочных покрытиях (в случае превышения когезионной прочности над адгезионной) происходило отслаивание покрытия как целого путем роста адгезионной трещины, что практически не сопровождалось ни изгибом образца, ни формированием когезионных трещин в покрытии При втором, промежуточном сценарии, для преодоления сил сцепления покрытия и подложки происходил локальный изгиб участка образца, связанный со сдерживанием покрытием однородного развития деформации в более пластичной подложке. В результате наблюдалось постепенное отслаивание покрытия, сопровождающееся его спиралевидным закручиванием

В более пластичных покрытиях (в случае превышения адгезионной прочности над когезионной) на начальном этапе нагружения, соответствующем распространению в подложке полосы Чернова-Людерса, в покрытии формировались несквозные поперечные трещины, распространявшиеся от его поверхности к границе раздела, что связано с невысоким пределом прочности таких покрытий. При дальнейшем нагружении развитие деформации определялось взаимодействием фрагментов растрескавшегося покрытия с нижележащим материалом подложки. Распространение адгезионных трещин происходило за счет вихревого движения элементов сформировавшейся деформационной мезоструктуры (рис. 13а). Данный эффект

качественно подобен вихревому течению, описанному в п 4 1, и также связан с несоответствием развития деформации в покрытии и основе Однако в отличие от наплавленного Ni-Cr-B-Si покрытия, в данном случае формирование «встречного вихря» завершается прорастанием адгезионной трещины (рис 126)

——.—............ .............—_ - ^rt v Интенсивность деформации

щЩ^Ш^ v ■■Шооочэоо

^00- Ц^^В 0U1S7S

4 jfc 5 # ^^^Н 0 001950

К I ^ М ?оп ,.'^во002275

,. k.. > шГ JUU z а».. Ш ошве/о

г% ▼ • •• > Щ •• ^

-М 2Ю . » *

I 100 > У-Л

------------100 200 300 400 500 600 700 800

X мкм £

а б

Рис 13 Поле векторов перемещений (а) и распределения интенсивности деформации (б) при адгезионном отслаивании фрагмента растрескавшегося газодинамически напыленного покрытия (расположено сверху), е=5 5% Размер поля векторов (а) 800x600 мкм2

Пятая глава посвящена исследованиям закономерностей пластической деформации и разрушения на мезоуровне при активном сжатии.

5.1. Влияние пористости покрытия

При исследовании влияния структурных факторов (прежде всего, пористости) газотермических покрытий, нанесенных методами активированной дуговой металлизации (АДМ) и газопламенного напыления (ГЛН), на характер развития деформации и разрушения образцов с покрытиями при сжатии было выявлено, что характер разрушения покрытий обоих типов различается, что определяется различием механизмов развития деформации на мезоуровне как в покрытиях обоих типов, так и в покрытии и основе.

В образце стали Ст 3 с более хрупким и менее пористым АДМ-покрытием распространение трещины в покрытии носило квазихрупкий характер и начиналось от границы раздела (место зарождения трещины указано на рис. 14а,в стрелкой). В образце стали Ст 3 с более пористым ГПН-покрытием, начиная со степени деформации ~2%, в покрытии фиксируются признаки развития пластической деформации (реализуемые, по всей видимости, по механизму смятия пор). Это обусловливает вначале возникновение несплошностей по границам отдельных сплэтов, затем вызывает формирование фрагментированного слоя между покрытием и основой. Фрагментация обусловлена стохастическим взаимодействием сдвигов в покрытии и основе. В результате происходит снижение напряжения течения, завершающееся возникновением магистральной трещины в покрытии (обозначена на рис. 146 пунктирной линией) Пластичность образца с более пористым ГПН-покрытием была выше.

5.2. Роль геометрии границы раздела и переходной зоны

Для уменьшения пористости газотермических покрытий проводили их оплавление в двух режимах: свободное электронно-лучевое оплавление и оплавление с приложением к образцу ультразвуковых колебаний. При оплавлении газотермических покрытий в условиях ультразвуковой обработки (УЗО) помимо получения в покрытии более однородной структуры и формирования переходной зоны толщиной более

300 мкм формируются локальные затекания материала покрытия в подложку по границам зерен. При сжатии характер растрескивания покрытий обоих типов качественно отличен. В оплавленных без УЗО покрытиях формируется резко выраженная магистральная трещина (рис. 15а), распространяющаяся между зонами А-А контакта торцевых граней образца с плитами нагружающего устройства, где согласно расчетам [11] возникают мощные концентраторы напряжений. В УЗО-оплавленном покрытии формируется большое количество мелких трещин, диспергирующих магистральную трещину А-А, распространяющуюся от макро-концентраторов напряжений, действующих в месте приложения к образцам сжимающей нагрузки (рис. 156).

100 200 300 400 500 600 700 800 100 200 300 400 500 600 700 800

X. НШ £ X, мкм ^

Рис. 14. Поля векторов перемещений (а,б) и распределения интенсивности деформации (в,г) в композиции с низкой (АДМ - а,в) и высокой пористостью (ГПН- б,г); е=3 5% (а), е=5% (б). Покрытие снизу. Размер изображений 800x600 мкм

Сопоставление результатов оптико-телевизионных исследований, РЭМ-изображений и кривых течения показывает, что при степени деформации е= 10% начинается интенсивное формирование микротрещин в покрытии, оплавленном с УЗО, чему соответствует начало нарастающего различия кривых <j-e двух типов образцов (рис. 15в). Локализация деформации, вызванная развитием диагональной макротрещины А-А в покрытии, не обработанном УЗО, снижает деформационное упрочнение на кривой ст-£. Развитие разветвленной сети микротрещин в покрытии, оплавленном с УЗО, обусловливают сохранение деформационного упрочнения на уровне, соответствующем образцу без покрытия. Кроме того, формирование локальных затеканий повышает вязкость разрушения такого покрытия за счет диспергирования диагональной макротрещины мелкими микротрещинами.

? 60-3 {

^ 1 Чгаттчесэя дсфооиац^я |

■ б в

Рис. 15. РЭМ-изображения поверхности покрытия на разрушенных образцах СтЗ, не обработанных (а) и обработанных ультразвуком в ходе оплавления газотермических покрытий (б), е=25%; в) диаграммы «напряжение-деформация» (оплавление без ультразвука (кривая 1), с ультразвуком (кривая 2)) Размер изображений (а, б) 5050x3860 мкм2

Для выявления влияния локальных затеканий на развитие деформации на мезоуровне подобных композиций был проведен численный эксперимент по их компьютерному нагружению. В ходе расчетов было выявлено, что в случае отсутствия локальных затеканий определяющую роль в развитии деформации носят две макрополосы, берущие свое начало от места приложения к образцу сжимающей нагрузки (на рис. 16а показаны стрелками) Их развитие и определяет формирование единой магистральной трещины (рис. 15а). В случае сжатия образцов второго типа наличие затеканий позволяет диспергировать макро-концентраторы напряжений за счет формирование большого количества мелких мезо-концентраторов (рис 16б) Это качественно меняет характер растрескивания и вид кривой течения (рис 156, в)

Рис 16 Результаты численного расчета поля скоростей (а) и соответствующее распределение (б) пластической деформации до (о) и при образовании трещины в покрытии (б), оплавленном при ультразвуковой обработке [13]

5.3. Влияние толщины поверхностного упрочняющего слоя

Анализ кривых течения при сжатии образцов высокопрочной легированной стали 15НЗМА с боридными слоями различной толщины (имеющими игольчатую структуру) показал, что максимальные прочностные свойства имеет образец с покрытием толщиной 40 мкм, в то время как образец с толстым покрытием (100 мкм) характеризуется наличием «падающего» участка на кривой течения (рис. 17а). Последнее связано с возникновением в толстом поверхностном упрочненном слое макротрещины практически в самом начале нагружения, что приводит к формированию в подложке макрополос и последующей макролокализации деформации. Она исключает из сопротивления деформации большую часть образца и обусловливает смену характера формоизменения образца с бочкообразного на призматический

Рис. 17. Диаграммы «напряжение-деформация» борированных образцов стали 15НЗМА (а): 1-0 мкм, 2-40 мкм, 3 - 100 мкм, стали Ст 3 (б) 1-0 мкм, 2-50 мкм, 3-80 мкм, 4 -100 мкм. Монтажи оптических изображений боковых граней образцов СтЗ после испытания, толщина упрочненного слоя' 80 мкм (в), 100 мкм (г); е=50%. Размер изображений 2100x380 (а), 2400х ¡ 500 мкм2

Для борированных образцов более пластичной малоуглеродистой стали максимальное повышение прочностных свойств происходит при толщине поверхностного упрочняющего слоя -80 мкм (рис.175, кривая 3). При толщине боридного слоя -40 мкм вклад последнего в прочность всего поверхностно упрочненного образца является малым. В образцах с толстым боридным слоем (-100 мкм) при образовании трещин в последнем вследствие макролокализации деформации исключается из одновременного пластического деформирования значительная часть образца (рис. 17г). В результате уровень напряжения течения образца с покрытием 100 мкм значительно ниже такового для образца с толщиной слоя 80 мкм (рис.176). Таким образом, можно сформулировать критерий оптимизации толщины покрытия, согласно которому характер растрескивания покрытия должен обеспечивать вовлечение в сопротивление пластическому деформированию максимального объема материала образца

Шестая глава посвящена исследованиям закономерностей пластической деформации и разрушения на мезоуровне при циклическом изгибе.

6.1. Критерий усталостного предразрушения

В мезомеханике пока не разработан критерий усталостного предразрушения материала при его циклическом нагружении. Поэтому прежде чем исследовать влияние упрочняющих покрытий на усталостную прочность материала, представлялось необходимым сформулировать критерий предразрушения при циклическом нагружении образцов макрооднородного материала.

Проведено исследование зарождения и роста усталостных трещин в образцах авиационного сплава Д16 и нержавеющей стали 20X13 (используемой для изготовления лопаток паровых турбин) при циклическом симметричном плоском изгибе. В соответствии с общепринятыми представлениями выявлены три характерные стадии роста трещины, соответствующие локализованному развитию деформации на микро-,

мезо- и макромасштабных уровнях Показано, что распространение усталостной трещины на стадии ее стабильного роста сопровождается увеличением интенсивности деформации в области ее вершины В рамках принятой в мезомеханике методологии масштабных уровней деформации обоснована схема последовательного вовлечения масштабных уровней пластической деформации и нарушения сплошности Полученные результаты позволили сформулировать качественный критерий усталостного предразрушения при циклическом знакопеременном изгибе- необходимым условием распространения через все сечение нагружаемого материала магистральной усталостной трещины является развитие пластической деформации во всей области так называемого «пластического шарнира», ограниченной сопряженными макрополосами локализованного пластического течения (рис. 18). Накопление в этой области дефектной структуры обеспечивает протекание вихревой деформации на мезомасштабном уровне при распространении магистральной трещины.

Рис 18. Схема эволюции локализованной пластической деформации в объеме образца при распространении усталостной трещины в условиях знакопеременного изгиба (1-4) и ретроспективная картина локализации пластических деформаций к моменту разрушения образца (5), а) вид сбоку; б) трехмерное представление

6.2. Влияние пластичности покрытия на зарождение и рост усталостной трещины

Известно, что нанесение покрытий, как правило, снижает усталостную прочность материала Это связано с возникновением на границе раздела «покрытие-подложка» концентраторов напряжений. В настоящей работе исследовано влияние твердости (пластичности) покрытия на характер распространения усталостной трещины в композиции покрытие-основа.

При исследовании усталостного разрушения композиций «сталь 20Х13 -наплавленное покрытие» было показано, что в зависимости от соотношения физико-механических свойств покрытия и основы развитие усталостной трещины может протекать в 3 (хрупкое покрытие) или 5 (пластичное покрытие) стадий (рис 19). При этом в первом случае зарождению трещины предшествует локализация пластического течения в области границы раздела между покрытием и основой. Данный процесс завершается возникновением адгезионных и когезионных микротрещин и образованием магистральной трещины в хрупком покрытии.

В случае пластичного покрытия трещина зарождается на его поверхности. В ходе циклического нагружения в пластичном покрытии происходит более быстрое накопление деформационных дефектов, нежели в основе Возникающая в покрытии деформационная мезоструктура обусловливает более раннее развитие усталостных

трещин в покрытии. Увеличение же количества стадий связано с ростом трещины сначала в покрытии, а затем в подложке

7500 1 4

JW у - !

% 1S0C F с 3 I

- р

¡»с Т , л ;

J L й!'-

Г «5 |

а

7 i 800 <

■isoo ;

t аЗС ~

.лЛ^

ii 1 г

| i гоо :

2300- 1

t

¿ОС»

, 1W0 5

' 1000 500 О

I)

б

-7'

----------7-:'

.Л-/'1

110° ? о

N/N,

Рис. 19. Кривая роста усталостной трещины в образцах стали 20x13 с покрытием на основе ПГ-10Н-01 (а) и ПГ-12Н-01 (б)

6.3. Диагностика усталостного разрушения методом свободных колебаний

Комплексные исследования усталостного разрушения, выполненные с использованием измерительного комплекса Т0М8С и акустического прибора неразрушающего контроля, показали следующие результаты. Пластическое деформирование образцов, не связанное с образованием несплошностей, при заданной чувствительности измерений не сопровождалось изменением частот свободных колебаний. Стадийность, характерная для распространения усталостной трещины в образцах с обоими типами покрытий, сохраняется и при изменении частот свободных колебаний На рис 20 схематически изображены кривые, характеризующие стадийность роста усталостных трещин и изменение частоты свободных колебаний. Полученные данные позволяют рекомендовать данный способ для обнаружения трещин в изделиях с покрытиями.

Рис. 20 Схематичное представление зависимости частоты свободных колебаний f, и длины усталостной трещины L от числа циклов нагружения N\ образец с покрытием ПГ-10Н-01 (о); образец с покрытием ПГ-12Н-01 (б)

Седьмая глава посвящена исследованию закономерностей пластической деформации и разрушения на мезоуровне при изнашивании в парах трения. Изучены углеродистая сталь 45 с поверхностным слоем, упрочненным ионной имплантацией атомов молибдена; легированная сталь 40Х, поверхностно упрочненная ионной имплантацией атомов азота; сталь 20X13 с наплавленными упрочняющими NiCrBSi-покрытиями толщиной 150 и 350 мкм.

7.1. Изнашивание иопно-имплантированных образцов

Сравнение кривых изнашивания образцов конструкционной стали 45 в исходном состоянии и после ионной имплантации молибдена показывает, что наличие поверхностного легированного слоя обусловливает повышение износостойкости примерно в 15 раз (рис. 21Э)

11 I гг

11М1

1 I

10 ?в 30 40

8рмм испытамиб «ми Д

ш

Щщ -Г'

иЛ 'Ш

# Ф +

■» * *

♦ • « *

• г

• -т

Рис.21. Диаграмма изнашивания {д) и схема эволюции полей векторов перемещений в приповерхностном слое при трении и износе неимплантированных (кривая 1), (а-г) и имплантированных (кривая 2) образцов (е-з); Дг=0 (а), 5 (б, е), 10 (в, ж), 20 мин (г, з). Размер полей 260*190 мкм2; V, Р— направления скольжения и приложения нагрузки

Обработка оптических изображений, снятых на стадии приработки, свидетельствует о возникновении в приповерхностном слое градиентной структуры, характеризующейся постепенным уменьшением длины векторов перемещений при удалении от поверхности трибоконтакта (см. также схему на рис. 21а).

На рис. 21б-г приведена схема распределения векторов перемещений, иллюстрирующая их эволюцию в неимплантированном образце на стадии установившегося износа. Видно, что с самого начала данной стадии имеет место вихревой характер пластического течения (рис.216). При времени изнашивания 40 минут происходит унос высокодефектного поверхностного слоя, и деформация локализуется лишь в тонком приповерхностном слое (рис. 21г). В ионно-имплантированном образце стадия приработки практически не проявляется (рис. 21 д). На стадии установившегося износа вихревой характер пластического течения на мезоуровне проявляется позднее, чем в неимплантированном образце, хотя в целом по характеру они подобны (рис. 21 е-?).

Следует отметить, что развивающейся под контртелом «мезовихрь» (область вихревого движения материала) по мере нагружения разбивается на более мелкие «мезовихри», которые приводят к формированию частиц износа. Данный эффект подобен фрагментации сыпучих сред и горных пород при их пластической деформации по замкнутому контуру, описанной в [14]. Имплантированная поверхность задерживает формирование «мезовихря», даже если под поверхностью вала тонкий имплантированный слой является унесенным. Однако он сохраняется вне контакта с валом, препятствуя выносу частиц износа.

7.2. Изнашивание высокопрочных ионно-азотированных образцов

При изнашивании образцов стали 40Х, поверхностно упрочненных методом ионной имплантации азота, интенсивность износа также определялась режимом ионной обработки. Наименьшую износостойкость показали неимплантированные образцы Наибольшую износостойкость имеют образцы, имплантированные при температуре 400°С, среднее значение - образцы, имплантированные при температуре 500°С (рис. 22е).

Расчет полей векторов перемещений и компонент деформации для неимплантированных образцов показал, что первоначально пластическая деформация локализуется в области границы раздела «контртело-образец», что характерно для стадии приработки (рис. 22а). Затем пластическое течение интенсивно развивается в приповерхностном слое толщиной до 300 мкм (рис. 22в), при этом ярко выражена мезофрагментация материала. После уноса фрагментированного приповерхностного слоя процесс повторяется в новом приповерхностном слое образца (рис. 22с)).

В образце, имплантированном при температуре 500°С, картина развития деформации в целом подобна вышеописанной, с той лишь разницей, что ее развитие во времени происходит более медленно (рис. 226, г). В образцах, имплантированных при температуре 400СС, в течение исследованных времен изнашивания нам практически не удалось зафиксировать следы развития интенсивной пластической деформации, что связано с более высокой твердостью как имплантированного слоя, так и подложки. В целом, можно говорить о том, что легирование хромистых сталей азотом создает локальную сдвиговую неустойчивость и высокую релаксационную способность материала (как правило, высокоазотистые стали всегда характеризуются высокой износостойкостью [15]) Локальная сдвиговая неустойчивость обусловливает высокую релаксационную способность - релаксацию микро-концентраторов напряжений, задержку развития микротрещин и резкое возрастание износостойкости

I

• • • » у «ХР

1

Щ

I

I

« » I

« * . ♦

* » •

2 3 л времр *ст>гсэ-<кй

Рис. 22 Поля векторов перемещений на боковой поверхности неимплантированного (а,в,д) и имплантированного при 500°С (б,г) образцов стали 40Х; время испытаний: 30 (а,в)\ 60 (в,г); 120 минут (с)); Размер полей 500x380 мкм2 Диаграмма изнашивания (е): исходное состояние (/); имплантация при температуре 770 (2) и 670 К (5)

7.3. Изнашивание №СгВ81-покрытий различной толщины

При изнашивании высокопрочных ЭДСгВБ¡-покрытий развитие деформации на мезомасштабном уровне сильно зависит от толщины покрытия, что проявляется уже на стадии приработки. Это связано с большей твердостью более толстого покрытия, вызванной послойной неоднородностью, создаваемой на этапе наплавки [16]. В более тонком покрытии (150 мкм) на стадии приработки развитие локализованной деформации проявляется на двух границах раздела: «контртело-покрытие» и «покрытие-основа» (рис. 23а). На стадии установившегося изнашивания деформация в приповерхностном слое покрытия развивается градиентно, в то время как в подложке ниже границы раздела инициируется пластическое течение в направлении максимальных касательных напряжений (рис. 23д).

350 мкм (б,г,е) на стадии (приработки) (а, б) и установившегося изнашивания (в,д,г,е);

Размер полей (а,в,д) 420x315 ; (б,г,е) 720x540 мкм2

В образце с более толстым покрытием (350 мкм) на стадии приработки интенсивное развитие пластической деформации фиксируется только в приповерхностном слое покрытия (рис. 236). На стадии установившегося износа развитие деформации напоминает таковое в образце с толщиной покрытия 150 мкм (рис. 23в,д). При этом развитие пластической деформации в подложке ниже границы раздела «покрытие-основа» происходит более медленно, чем в случае более тонкого покрытия (рис. 23е).

Заключение и основные выводы.

В диссертации разработаны блок-схема компьютеризированного оптико-телевизионного измерительного комплекса высокого разрешения ТОМ8С на базе

оптического микроскопа, встроенного в испытательную машину, алгоритмы расчета векторов перемещений с разрешением 105 векторов на мм2, программа для вычисления компонент тензора дисторсии и интенсивности деформации, программы расчета вейвлет и Фурье-спектров, а также динамических информативных признаков, которые позволяют путем сканирования исследовать in situ панорамную картину развития деформации на больших площадях поверхности нагружаемого материала и получать количественную оценку параметров локальной деформации на мезомасштабном уровне.

Обоснована возможность проведения численной оценки процессов деформации и разрушения на мезоуровне твердых тел методами технического зрения, разработана структурная схема оптико-телевизионной измерительной системы и на ее основе реализованы несколько вариантов исследовательского комплекса на базе оптических и растровых электронных микроскопов.

Созданный пакет программ для вычисления полей векторов перемещений и компонент тензора дисторсии, а также последующего расчета на их основе распределений интенсивности деформации позволяет проводить количественное исследование механизмов деформации и разрушения на мезоуровне в любой локальной зоне на поверхности нагруженного материала.

Разработанные методики оценки фрактальной размерности, энергии Фурье- и вейвлет-спектров мощности, а также динамических информативных признаков по изображениям поверхности деформируемого образца и программы для их расчета могут быть использованы для идентификации масштабов структурных уровней деформации, анализа механизмов деформации на мезомасштабных уровнях и ее стадийности, неразрушающего контроля механического состояния материалов.

С использованием разработанных методов проведено систематическое исследование закономерностей деформации и разрушения на мезоуровне образцов ряда конструкционных и инструментальных материалов с покрытиями или поверхностным упрочнением при различных видах нагружения: растяжении, сжатии, знакопеременном изгибе, изнашивании в парах трения.

В работе сделаны следующие выводы.

1. Установлено, что при одноосном растяжении образцов пластичного материала с упрочняющим покрытием (или упрочненным поверхностным слоем) несоответствие деформации в покрытии и основе приводит к возникновению на границе раздела квазипериодически пространственно распределенных концентраторов напряжений. Деформация по этому механизму инициируется у головки образца и распространяется фронтально вдоль оси нагружения, вызывая возникновение в подложке «встречных мезовихрей», и развитие в покрытии поперечных трещин по механизму нормального отрыва.

2. Показано, что характер развития в покрытии (поверхностном упрочненном слое) трещин и фрагментированной мезоструктуры в объеме материала подложки существенно зависит от геометрии границы раздела «покрытие (упрочненный поверхностный слой) - подложка». Игольчатый и зубчатый профили границы раздела «покрытие-основа» обусловливают при нагружении стохастическое распределение мезо-концентраторов напряжений на границе раздела и формирование при нагружении сетки микротрещин различной ориентации. При небольших толщинах покрытия игольчатая граница раздела обусловливает увеличение как прочности, так и пластичности образцов с покрытием (по сравнению с таковыми без покрытия)

3. Экспериментально продемонстрировано, что возникновение в подложке под двухслойным градиентным покрытием разупрочненного подслоя обусловливает при

последующем нагружении развитие его мезофрагмептации, что приводит к снижению пластичности поверхностно-упрочненного образца Формирование трещин только в верхнем высокопрочном слое градиентного двухслойного покрытия не вызывает разрушение образца Полученный результат хорошо согласуется с нелинейной механикой разрушения, в рамках которой критерий предразрушения связывается с критической нелокальной поврежденностью материала впереди вершины трещины В рамках мезомеханики такая нелокальная поврежденность может быть трактована как мезофрагментация материала.

4. Сформулирован качественный критерий усталостного предразрушения при знакопеременном циклическом изгибе- необходимым условием распространения магистральной усталостной трещины через все сечение образца нагружаемого материала является развитие пластической деформации во всей области так называемого «пластического шарнира», ограниченной сопряженными макрополосами локализованного пластического течения. Накопление в этой области дефектной структуры обеспечивает протекание вихревой деформации на мезомасштабном уровне, что предшествует распространению магистральной трещины на макромасштабном уровне.

5. Показано, что при циклическом нагружении композиции с более твердым покрытием определяющую роль играют возникновение зон концентрации напряжений и локализация деформации на границе раздела «покрытие - основа». Зарождение усталостной трещины происходит около границы раздела и сопровождается последующим прорастанием трещины в подложку. При нагружении композиции с менее твердым покрытием усталостная трещина зарождается на поверхности покрытия. Она характеризуется замедленным трехстадийном ростом в покрытии, а также задержкой распространения на границе раздела «покрытие - подложка».

6. Предложена методика диагностики усталостного разрушения изделий из конструкционных сталей, в том числе с покрытиями, основанная на комбинированном использовании комплекса ТОМ8С и метода свободных колебаний. Уменьшение частоты свободных колебаний при усталостном разрушении связано, прежде всего, с нарушением сплошности материала вследствие развития усталостной трещины, и в значительно меньшей степени определяется увеличением плотности деформационных дефектов при циклических пластических деформациях. Использование предлагаемой методики позволяет определить стадию усталостного разрушения, на которой в данный момент находится диагностируемое изделие, а также зафиксировать момент разрушения покрытия.

7. Показано, что изнашивание в парах трения связано с фрагментацией материала поверхностных слоев образца на мезомасштабном уровне. Развитие этого процесса зависит от исходного состояния поверхностного слоя. Более позднее развитие мезофрагментации и вихревого характера движения элементов мезоструктуры в упрочненном ионной имплантацией приповерхностном слое приводит к его менее интенсивному износу по сравнению с неимплантированными образцами.

8. Продемонстрировано, что напряженно-деформированное состояние на мезоуровне при трении и изнашивании композиций с защитными покрытиями определяется двумя границами раздела: "контртело - покрытие" и "покрытие -подложка". В композиции с тонким покрытием квазистационарное состояние на границе раздела "покрытие - подложка" устанавливается быстрее, что обусловливает в такой композиции более короткую стадию приработки.

9. Полученные результаты позволили сформулировать ряд рекомендаций по оптимизации режимов формирования покрытий В частности, формирование покрытий с игольчатой или зубчатой структурой и градиентным переходным слоем обусловит повышение прочностных характеристик композиции (адгезионной, усталостной прочности), снизит уровень концентрации напряжений на внутренних границах раздела, а также снизит степень локализации деформации, вызванной действием трещин как структурного надреза. Кроме того, мелкое растрескивание покрытия, а также наличие остаточной пористости, как правило, позволяют продолжить эксплуатацию детали с покрытием. Для композиций, предназначенных для эксплуатации в условиях циклического нагружения, более предпочтительны покрытия с меньшим градиентом механических свойств и меньшей склонностью к хрупкому разрушению при сохранении достаточной твердости рабочей поверхности покрытия.

В приложениях приведены фотографии разработанных и использовавшихся в работе установок и устройств, а также акты внедрения.

Список цитированной литературы

1. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов / Под ред. В.Е. Панина. - Новосибирск: Наука, 1995. - Т. 1. - 298 е., Т. 2. - 320 с.

2. Ю.В. Немировский, A.B. Мищенко. Влияние выбора материалов и структуры конструкции на пластическое деформирование и разрушение слоистых стержневых систем. Физическая мезомеханика. 2004. -Т. 7. Спец. выпуск, Ч. 1. -С. 180-183.

3. О.П Бушманова, А.Ф. Ревуженко. О пластическом деформировании в условиях локализации сдвигов на дискретной системе линий. Физич. Мезомех. 2002. -Т. 5. -№3. - С. 9-16.

4. П.В. Макаров Моделирование упругопластической деформации и разрушения неоднородных сред на мезоуровне. Физич. мезомеханика. 2003. -Т. 6 - №4. - С. 111124.

5. Г.И. Баренблатт. Модель нелокального накопления повреждений. Физическая мезомеханика. - 2003. -Т. 6. - №4. - С. 85-92.

6. G.C. Sih, H.Y. Yu. Cracking and scaling of magneto-electroelastic composite behaviour with implication of size and time. Proceedings of the 5th International Conference for Mesomechanics held in Tokyo, Japan, August 26-28, 2003. Ed. by G.C. Sih, S. Sakai and V.E. Panin. P. 201-210.

7. Иванова B.C., Кузеев И.Р., Закирничная M.M. Синергетика и фракталы. Универсальности механического поведения материалов. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998. -363 с.

8. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. М: Машиностроение, 1988. 256 с.

9. Системы технического зрения. Справочник // Под общей редакцией В. И. Сырямкина, В. С. Титова. Томск: МГП "РАСКО", 1992. -367 с.

Ю.Плешанов B.C., Панин В.Е., Кибиткин В.В. и др. Эволюция мезоструктуры и кинетика накопления усталостных повреждений в сварных соединениях конструкционной стали в условиях, близких к плоскому напряженному состоянию // Физ. мезомех., 2001, Т. 4, №6, С. 105-117. П.Гриняев Ю.В., Панин В.Е. Расчет напряженного состояния в упруго нагруженном

поликристалле //Изв. вузов. Физика. - 1978. -№ 12. - С. 95-101. 12. С. В. Панин, О.А.Кашин, Ю. П. Шаркеев. Изучение процессов пластической деформации на мезомасштабном уровне инструментальной стали, поверхностно

упрочненной методом электроискрового легирования. Физическая мезомеханика -1999. -Т. 2. - №4. - С. 75-85

13. В.А Клименов, С.В Панин, РР Балохонов и др. Экспериментальное и теоретическое исследование мезоскопической деформации и разрушения при сжатии образцов малоуглеродистой стали с напыленными покрытиями, оплавленными в условиях мощных ультразвуковых колебаний Физическая мезомеханика. 2003 -Т 6 - №2. - С. 99-110.

14 Бушманова О П. Упруго-пластическое деформирование геоматериалов и математическое моделирование локализации сдвигов Диссертация. . докт. физ - мат наук, Барнаул, 2003. - 34 с.

15. Дампилон Б.В. Структура и свойства покрытий на основе азотсодержащей хромомарганцевой стали с карбонитридным упрочнением, полученных методом электронно-лучевой наплавки. Диссертация... канд. техн. наук, Томск, 2003. - 20 с.

16. Кпинская-Руденская Н.А., Копысов В.А , КоцотС.В. Особенности композиционных покрытий на основе Ni-Cr-B-Si сплавов. Исследование износостойкости покрытий // Физика и химия обработки материалов. - 1994. - №6. С. 52-57.

Основные научные результаты диссертации изложены в следующих

публикациях:

1. Сырямкин В И , Панин В. Е , Парфенов А. В., Панин С. В и др. В кн. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов Новосибирск: Наука, 1995. Т. 1.С. 176-194.

2. В.Е. Панин, П. В. Кузнецов, Е. Е Дерюгин, С. В Панин и др. Фрактальная размерность мезоструктуры поверхности пластически деформированных поликристаллов. Физика металлов и металловедение, Т. 84, №2, 1997, рр. 118-122.

3. Сырямкин В. И., Плешанов В. С., КириковА. А., Панин С. В. и др. Оптико-телевизионные измерительные системы неразрушающего контроля газового оборудования и трубопроводов // Газовая промышленность. Серия: Диагностика оборудования и трубопроводов, 1998, №1. - М.: ИРЦ "Газпром" - С. 15-33.

4. С. В. Панин, В. Г. Дураков, Г. А. Прибытков. Мезомеханика пластической деформации и разрушения низкоуглеродистой стали с высокопрочным деформируемым покрытием. Физическая мезомеханика. 1998. Т. 1. №2. С. 51-58.

5. Панин С. В., Парфенов А. В., Сырямкин В. И. Устройство для считывания изображения. Патент РФ на изобретение № 2108623. Опубл. Бюллетень изобретений №10, 10.04.98.

6. Дерюгин Е. Е., Панин В. Е., Панин С. В. и др. Способ неразрушающего контроля механического состояния объектов и устройство для его осуществления. Патент Российской Федерации №2126523. Опубл. Бюллетень изобретений №5, 20.02.99.

7. В. И. Сырямкин, А. В. Куликов, В. С. Плешанов, С. В. Панин и др. Комплексная диагностика газового оборудования и трубопроводов на основе оптико-телевизионного и акустического методов контроля // Газовая промышленность. Серия: Диагностика оборудования и трубопроводов, 1999, № 5-6. - М.: ИРЦ «Газпром». С. 121-131.

8. Панин С. В., Смолин И. Ю., Балохонов Р. Р. и др. Мезомеханика границы раздела в материалах с поверхностным упрочнением и покрытиями. Изв. Вузов. Физика, 1999, №3, с. 6-26.

9. Клименов В. А., Панин С. В., Безбородое В. П. Исследование характера деформации и разрушения на мезомасштабном уровне композиции "газотермическое покрытие -

основа" при растяжении. Физическая мезомеханика. 1999. -Т. 2. - №1-2. - С. 141156.

10 Е В Легостаева, С В Панин, Б. П. Гриценко, Ю П Шаркеев Исследование процессов пластической деформации на макро- , мезо- и микромасштабном уровнях при трении и износе стали 45, поверхностно упрочненной ионной имплантацией Физическая мезомеханика. - 1999. -Т. 2 - №5. - С. 79-92.

11.С. В. Панин, П. Нойманн, Ш А Байбулатов. Исследование развития деформации на мезоуровне интерметаллического сплава Ni()jAl37 при сжатии. Физическая мезомеханика, 2000, Т.З, №1 С. 75-82.

12 Панин В Е., Колубаев А В , Слосман А. И., Панин С. В и др. Износ в парах трения как задача физической мезомеханики. Физическая мезомеханика, 2000, Т. 3, №1. С. 67-74.

13.С. В. Панин, А. В. Коваль, Г. В. Трусова и др Влияние геометрии и структуры границы раздела на характер развития пластической деформации на мезомасштабном уровне борированных образцов конструкционных сталей. Физ. мезомех, 2000, Т. 3., №2, с.99-115.

14. А. Ю. Быдзан, С.В.Панин, Ю И. Почивалов. Механизм формирования мезоскопической деформационной структуры в образцах поликристаллических материалов при знакопеременном плоском изгибе. Физическая мезомеханика 2000. -Т. 3. -№3. - С. 43-52.

15 Панин С. В., Алхимов А. П, КлименовВ. А. и др. Исследование влияния адгезионной прочности на характер развития пластической деформации на мезоуровне композиций с газодинамически-напыленными покрытиями. Физ. мезомех., 2000, Т. 3, №4, с. 97-106.

16 S. V. Panin. Mesomechanics of plastic deformation and fracture of coated and surface-hardened materials // Proceedings International Conference of Role of Mechanics for Development of Science and Technology, University of Xi'an, China, June 13-16, 2000. Vol. 2. P. 593-600.

17. A V. Koval, S. V Panin. Mesoscale deformation and cracking of surface-hardened low-carbon steel. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2000, No.34, P. 117-121.

18 S V. Panin. Plastic deformation and fracture caused by coating-substrate mismatch at mesoscale. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2001, No. 35, P. 1-8.

19. Панин С. В., Панин В. E., Байбулатов Ш. А. и др. Изучение пластической деформации на мезо- и макромасштабных уровнях при трении и изнашивании композиции «сталь 20X13 - упрочняющее композиционное покрытие». Физ. мезомех. - 2001. -Т. 4. - №4. - С. 59-72.

20 Панин С В Особенности формирования мезоскопической структуры в материалах с покрытиями при различных схемах нагружения. Вопросы материаловедения, 1 (29), 2002. С. 345-359.

21.Yu.P. Sharkeev, E.V. Legostaeva, S.V. Panin, B.P. Gntsenko. Experimental investigation of friction and wear of Mo ion implanted ferritic/pearlitic steel. Surface and Coatings Technology. 158 -159 (2002) 674-679.

22. Витязь П. А., Клименов В. А., Панин С. В. и др. Влияние структуры и свойств покрытия и основы на поведение композиции «сталь 40X13-малоуглеродистая сталь» в условиях деформации сжатием. Физическая мезомеханика. 2002. -Т. 5. - №1. - С. 37-50.

гас НАЦИОНАЛЬНАЯ,. ЦЦЦРТМО I ЪЯвщйцг *

■ "Tj

23.Кукареко В. А., Белый А В., Панин С. В. и др. Влияние высокоинтенсивной имплантации ионов азота на структуру и поведение стали 40Х в условиях трения и износа. Физическая мезомеханика. 2002. -Т. 5. -№1. - С. 71-80.

24. В.И. Сырямкин, С.В. Панин, В А. Куликов и др. Акусто-оптический измерительный комплекс. Физическая мезомеханика. 2002. -Т. 5. -№1. -С. 106-107.

25. Панин С.В., Коваль А.В , Почивалов Ю.И. Особенности разрушения образцов малоуглеродистой стали с боридными слоями различной толщины при одноосном статическом растяжении. Физическая мезомеханика, 2002. -Т. 5. -№4. - С. 85-95.

26. А.Ю. Быдзан, С.В.Панин, В.Г. Дураков. Исследование механизмов усталостного разрушения конструкционной стали 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями. Физическая мезомеханика. 2002. -Т. 5. - №6. - С. 73-85.

27. Белый А. В., Кукареко В. А , Шаркеев Ю. П., Панин С. В. и др. Поверхностная инженерия и трибологические свойства имплантированной ионами азота стали 40Х Трение и износ, 2002, Т. 23, №3. С. 268-280.

28. S.V. Panin. Hierarchy of scale levels of stress concentrators under different loading schemes of coated materials. Proceedings International Conference on New Challenges in Mesomechanics, Aalborg University, Denmark, August 26-30, 2002. Vol. 2, PP. 459-466.

29. R.R. Balokhonov, S.V. Panin, V.A. Romanova & P.V. Makarov Simulation of stress concentration and localized plastic flow in coated materials on the mesolevel. Proceedings International Conference on New Challenges in Mesomechanics, Denmark, 2002. Vol. 2, PP. 587-590.

30. V.E. Panin, S.I. Belyuk, V.G Durakov, S.V. Panin et al. Structure and mesoscale plastic deformation and fracture patterns of materials coated by electron-beam deposition. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. 2003. No. 26. P. 349-361.

31. С.В. Панин, И.В. Шакиров, В.И. Сырямкин, А.А. Светлаков. Применение вейвлет-анализа изображений поверхности для изучения процессов пластической деформации и разрушения на мезомасштабном уровне Автометрия, 2003, Т. 39, №1 С.37-53.

32. Панин С. В., Панин В. Е., Дураков В. Г., Беляев С. А. Влияние структуры и толщины наплавленного слоя на характер изнашивания и развития пластической деформации образцов конструкционной стали с упрочняющим композиционным покрытием. Трение и износ, 2003, Т. 24, №1, С. 71-79.

33. Панин С.В., Сырямкин В.И., Глухих А.И. Применение спектрального анализа изображений поверхности для изучения процессов усталостного разрушения на мезомасштабном уровне. Автометрия, 2003, Т. 39, №4. С. 79-92.

34. В.И. Сырямкин, С.В. Панин. Оптико-телевизионный метод исследования поведения и диагностики состояния нагруженных материалов и элементов конструкций. Вычислительные технологии. 2003. Т. 8 (специальный выпуск). С. 11-26.

35. S. Panin. Interface as an individual structural level of strain development in materials with coatings. Proceedings of the 5,h International Conference for Mesomechanics held in Tokyo, Japan, August 26-28, 2003. Ed. by G.C. Sih, S. Sakai and V.E. Panin. P. 91-97.

36. Шакиров И.В., Панин С.В, Светлаков А. А., Сырямкин В.И. Обработка и анализ изображений поверхности нагруженных твердых тел с использованием вейвлет-преобразования. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №2512. Зарегистрировано в отраслевом фонде алгоритмов и программ 11.04.2003.

17. А.Ю. Кыпзян| ......Q.B. Fliffll^" I «Исследование усталостного разрушения

конструедщядае&МЖыт 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями методом сввйЬЙНМКцйМббанийк Дефектоскопия, 2003, №7. С. 35-49. тН* -*' !

* «я* «в» «*

38 R R Balokhonov, S V Panin, V A Romanova, S Schmauder, P.V. Makarov Numerical simulation of deformation and fracture in low-carbon steel coated by diffusion borating. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2004, V. 41, Issues 1-3, P. 9-14

39. S Panin Application of surface strain mapping for investigating mesoscale deformation behavior of coated and surface-hardened materials. Proceedings of the 6lh International Conference on Multiscaling in Applied Science and Emerging Technologies. University of Patras, Greece, May 31-June 4, 2004. PP. 273-279.

40 C.B. Панин, В.И Сырямкин, В.Е. Панин и др Оптико-телевизионная измерительная система - приложение методов технического зрения к изучению закономерностей деформирования твердых тел и диагностике состояния нагруженных материалов. Изв. Вузов. Физика, 2004, №7. Приложение (тематический выпуск). С. 13-22.

41 Кириченко М С., Панин С.В , Сырямкин В И. Метод обработки и анализа оптических изображений для оценки локализованного развития деформации на мезоуровне при усталостном разрушении. Физическая мезомеханика. 2004. -Т. 7. Специальный выпуск, ч. 2.-С. 315-318.

42. Панин С.В. Закономерности пластической деформации и разрушения на мезоуровне материалов с покрытиями и поверхностным упрочнением. Физическая мезомеханика. 2004. -Т. 7. Специальный выпуск, ч. 1. - С. 109-112.

43.Глухих А.И., Панин С.В., Сырямкин В.И. Программа для оценки фрактальной размерности двумерных изображений поверхности материалов. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2004612149. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 20.09.2004.

44.ГлухихАИ, Панин С.В., Сырямкин В И. Программа для Фурье-спектрального анализа изображений поверхности материалов. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2004612148. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 20.09.2004.

45. Любутин П.С., Панин С.В., Сапожников С.В., Сырямкин В.И. Программа построения векторов смещений и оценки деформаций поверхностей твердых тел. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2004612276. Зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 06.10.2004.

46 Panin S.V. Application of Television-Optical Meter for Surface Characterization for improvement surface hardening modes and diagnostics of loaded materials. Proceedings Fracture Mechanics'2004 "Environment Effects on Fracture and Damage". Edited by G.C. Sih, S.T. Tu and Zh.D. Wang. Zhejiang University Press. PP. 71-78.

47. Панин С.В , Любутин П.С. Верификация метода оценки деформации твердых тел, основанного на построении полей векторов перемещений участков поверхности. Физическая мезомеханика. 2005. -Т. 8. -№2. (в печати).

48. Кириченко М.С., Панин С.В., Сырямкин В.И. Разработка адаптивного алгоритма оценки информативности динамических признаков для обработки и анализа изображений. Вычислительные технологии. 2005. Т. 10, №2 (в печати).

49. Панин С.В., Сырямкин В.И., Любутин П С Разработка и исследование алгоритмов обработки изображений поверхности для оценки деформации твердых тел. Автометрия, 2005, Т. 41, №4 (в печати).

РНБ Русский фонд

2006-4 2840

Р- 1 358

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МЕЗОМЕХАНИКИ 18 МАТЕРИАЛОВ О ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

1.1. Синергетические принципы физической мезомеханики 18 структурно неоднородных материалов

1.2. Классификация дислокационных субструктур и стадий 28 кривой течения на микромасштабном уровне

1.3. Экспериментальные методы определения напряжений и 40 деформаций, основанные на обработке изображений

1.4. Структурные уровни развития пластической деформации и 50 разрушения в условиях приложения циклических нагрузок

1.5. Классификация механизмов, развивающихся в материалах, 61 находящихся в условиях трибоконтакта

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА 71 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Задачи исследований

2.2. Выбор материалов и схем нагружения

2.3. Оборудование и методика эксперимента

3. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ТЕСТИРОВА

НИЕ АППАРАТНОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ НАГРУЖЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. Оптико-телевизионный метод высокого разрешения для 111 построения полей векторов перемещений и компонент тензора дисторсии

3.2. Разработка и исследование алгоритмов обработки 126 изображений поверхности для оценки деформации твердых

3.3. Верификация метода оценки деформации твердых тел, 146 основанного на построении полей векторов перемещений участков поверхности

3.4. Применение вейвлет-анализа изображений поверхности для 163 изучения процессов пластической деформации и разрушения на мезомасштабном уровне

3.5. Применение Фурье спектрального анализа изображений 178 поверхности для изучения процессов усталостного разрушения на мезомасштабном уровне

3.6. Разработка адаптивного алгоритма оценки информативности 194 динамических признаков для обработки и анализа изображений

3.7. Выводы к главе

4. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ 214 И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ ПРИ АКТИВНОМ РАСТЯЖЕНИИ МАТЕРИАЛОВ С ПОКРЫТИЯМИ

4.1. Формирование «встречных вихрей» и зарождение трещин на 214 внутренней границе раздела

4.2. Роль геометрии границы раздела

4.3. Влияние разупрочненного подслоя и градиентной структуры 254 покрытия

4.4. Роль пластичности покрытия и адгезионной прочности

4.5. Выводы к главе

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ 291 И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ ПРИ СЖАТИИ МАТЕРИАЛОВ С ПОКРЫТИЯМИ

5.1. Особенности развития деформации в поверхностных слоях 291 интерметаллического сплаве №бзА137 (Um 3490)

5.2. Влияние пористости покрытия

5.3. Роль переходного слоя и геометрии границы раздела

5.4. Влияние толщины поверхностного упрочненного слоя

5.5. Выводы к главе

6. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ 358 И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

6.1. Критерий усталостного предразрушения

6.2. Влияние пластичности покрытия на зарождение и рост 372 усталостной трещины

6.3. Диагностика усталостного разрушения методом свободных 384 колебаний

6.4. Выводы к главе

7. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ 401 И РАЗРУШЕНИЯ НА МЕЗОУРОВНЕ ПРИ ТРЕНИИ И ИЗНАШИВАНИИ МАТЕРИАЛОВ С ПОКРЫТИЯМИ

7.1. Изнашивание ионно-имплантированных образцов

7.2. Изнашивание высокопрочных ионно-азотированных образцов

7.3. Изнашивание NiCrBSi-покрытий различной толщины

Актуальность темы. До недавнего времени исследование процессов пластической деформации проводилось на основе двух традиционных подходов: механики сплошной среды (макроуровень) и теории дислокаций (микроуровень). В рамках обоих подходов были всесторонне изучены носители, механизмы и закономерности деформации, качественно объяснено поведение деформируемого твердого тела в различных условиях нагружения. Однако многочисленные попытки объединить эти два подхода и количественно описать кривую пластического течения не принесли ожидаемых результатов.

Два десятилетия назад было выдвинуто положение о том, что в деформируемом твердом теле необходимо рассматривать иерархию масштабов структурных уровней деформации. На мезомасштабных уровнях носителями деформации являются трехмерные мезообъемы, которые перемещаются по схеме "сдвиг+поворот". Систематическое исследование структурных уровней деформации привело к созданию нового научного направления - физическая мезомеханика материалов. В рамках данного подхода деформируемое твердое тело рассматривается как многоуровневая система, в которой микро-, мезо- и макромасштабные уровни органически взаимосвязаны [1].

Согласно представлениям физической мезомеханики считается, что в кристаллической решетке деформационные дефекты (дислокации) зарождаются на микро-концентраторах напряжений. Наиболее интенсивно этот процесс развивается в поверхностных слоях нагруженного твердого тела. Нанесение упрочняющих покрытий или поверхностное упрочнение материала блокирует микро-концентраторы напряжений и вводит контролируемые мезо— концентраторы напряжений нескольких типов:

• квазипериодически пространственно расположенные мезо— концентраторы напряжений, возникающие на границе раздела между покрытием и основой вследствие несовместности их упругих деформаций;

• квазипериодически пространственно * расположенные трещины в упрочняющем покрытии, концентрирующие напряжения как надрезы на образце;

• стохастически распределенные мезо-концентраторы напряжений в условиях сложного профиля границы раздела, обработки материала ультразвуком при поверхностном упрочнении и др.

Материалы с упрочняющими и защитными покрытиями конструкционного и инструментального назначения работают при различных схемах нагружения, включающих растяжение, сжатие, изгиб, циклическое нагружение, сложнонапряженное состояние в парах трения. Естественно, что мезоконцентраторы напряжений различного типа должны приводить к развитию локализации пластического течения на различных мезомасштабных уровнях, вовлечению поворотных мод деформации, зарождению трещин и, в конечном итоге, разрушению материала. Данные процессы являются по своей природе многоуровневыми. И если микромасштабный уровень развития указанных процессов изучен в литературе достаточно полно, то систематические исследования механизмов и закономерностей локализованного пластического течения в иерархии мезомасштабных уровней только начинаются.

Важность учета локализации пластического течения на мезомасштабных уровнях осознана в механике сплошной среды: в последние годы появилась целая серия работ в этой области [2-4]. Однако для корректного обоснования моделей локализованного пластического течения на мезомасштабных уровнях в различных материалах и при различных схемах нагружения необходимы систематические экспериментальные исследования в контролируемых условиях. Такие условия естественным образом выполняются при деформации материалов с упрочняющими покрытиями или поверхностно упрочненными слоями. Исследование подобных материалов представляют и большой л практический интерес, поскольку подавляющее большинство современных конструкционных и инструментальных материалов производятся с упрочненными рабочими поверхностями или нанесенными покрытиями (упрочняющими, защитными или функциональными).

Актуальность рассмотрения многоуровневых процессов накопления повреждений подчеркивается и в механике разрушения. В работе [5] указано, что понимание, а, следовательно, и корректное описание проблем разрушения может быть достигнуто только в случае учета процессов накопления повреждений, обеспечиваемых за счет локализованного развития пластической деформации в иерархии масштабных уровней. В работе [6] один из классиков современной механики разрушения проф. Дж.Си, основываясь на энергетическом подходе к описанию разрушения, указывает на необходимость учета деформационных процессов в иерархии масштабных уровней деформации. При этом наиболее актуальными становятся материалы и условия нагружения, для которых время наступления разрушения может изменяться на несколько порядков. Особенную важность многоуровневость развития деформации приобретает в условиях локализованного приложения нагрузок, усталостного разрушения [7] и т. п. При этом корректное описание перехода процесса нарушения сплошности от меньшего масштабного уровня к большему возможно только при рассмотрении иерархической взаимосвязи локализованных пластических сдвигов и вызванного ими разрушения.

Проведение подобных экспериментальных исследований на мезоуровне требовало создания новых аппаратных и программных средств, в качестве которых могут выступать методы и средства технического зрения [8], включающие автоматизированные оптико-телевизионные измерительные комплексы, способные оперативно выполнять обработку больших объемов видеоинформации, производить высокоточные измерения, качественно и наглядно представлять полученные результаты. Значительные перспективы в плане практического приложения оптико-телевизионных систем открывает их комплексирование с существующими методами неразрушающего контроля (дефектоскопии). Анализ характерных стадий формирования усталостных трещин может быть выполнен одновременно методом свободных колебаний и путем построения карт деформации поверхности. Изучение возможностей методов технического зрения для исследования механизмов деформации и разрушения на мезомасштабном уровне на примере конструкционных и инструментальных сталей с различными типами покрытий и поверхностно-упрочненных слоев представляется важным для обоснования моделей механики структурно-неоднородных сред.

Цель и задачи работы. Целью работы является создание методов, алгоритмов, аппаратных и программных средств для получения качественной и количественной оценки процессов, развивающихся в деформируемом твердом теле на мезоуровне, и последующее проведение таких исследований на образцах конструкционных и инструментальных сталей с разными типами покрытий и поверхностного упрочнения при различных схемах нагружения.

В работе были поставлены следующие задачи:

- разработать структурную схему оптико-телевизионной измерительной системы и на ее основе реализовать два варианта исследовательского комплекса: на базе оптического (система TOMSC) и растрового электронного микроскопов;

- разработать алгоритмы и программы для построения векторов смещений и вычисления компонент тензора дисторсии, а также алгоритмы и программы для оценки мезоструктуры на поверхности нагруженного материала по значению ее фрактальной размерности, энергии Фурье спектра мощности и энергии вейвлет-спектра изображений и провести их экспериментальное тестирование;

- провести экспериментальные исследования процессов деформации и разрушения на мезоуровне образцов конструкционных сталей с разными защитными, упрочняющими и функциональными покрытиями, нанесенными методами: электронно-лучевой наплавки, холодного газодинамического напыления, газотермического напыления с последующим оплавлением при приложении мощных ультразвуковых колебаний, активированной дуговой металлизации, газопламенного напыления;

- провести экспериментальные исследования процессов деформации и разрушения на мезоуровне образцов конструкционных и инструментальных сталей, поверхностно упрочненных методами диффузионного борирования, электроискрового легирования, а также ионного легирования и ионного азотирования поверхности.

Связь работы с научными программами и темами. Диссертационная работа выполнена в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН в соответствие с планами государственных и отраслевых научных программ: "Разработка программного обеспечения автоматизированного компьютерного комплекса аттестации материалов" (проект НИОКР Н2 по ГНЦ ИФПМ СО РАН на 1994-1995 гг.); "Компьютерные программы конструирования новых материалов" (проект "Информационные технологии в высшем образовании" МОПО РФ 1994-1995 гг.); "Разработка методик, алгоритмов и программ, входящих в технологии измерения и восстановления живучести оборудования предприятий атомной, тепловой энергетики и промышленности" (проект НИОКР HI по ГНЦ ИФПМ СО РАН на 1996 гг.); Федеральная целевая программа "Исследования и разработка по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения" по направлению "Компьютерное конструирование новых материалов" (1996-1998 гг.); Грант РФФИ «Механика движения объемных структурных элементов на мезоуровне при пластическом деформировании твердых тел», проект № 96-01-00902 (19961998 гг.); «Физическая мезомеханика структурно-неоднородных сред» (основные задания к плану НИР ИФПМ СО РАН на 1995-2000 гг.); Интеграционная программа фундаментальных исследований СО РАН: проект №77 "Физические процессы на границах раздела при получении гетерогенных материалов и покрытий" (1997-1999 гг.); Грант РФФИ «Мезомеханика структурных неустойчивостей и вихревой характер пластического течения в деформируемом твёрдом теле», проект №№ 99-01-00583 (1999-2001 гг.); Молодежный проект СО РАН «Мезомеханика внутренних границ раздела высокопрочных и износостойких градиентных материалов и покрытий» (20002001 гг.); Грант РФФИ №00-01-81134-Бел2000а. «Физическая мезомеханика деформирования и разрушения материалов, модифицированных плазменными, электронно-лучевыми, ионно-лучевыми и газотермическими методами» (20002001 гг.); ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» по проекту «Компьютерное конструирование градиентных композиционных материалов конструкционного и функционального назначения для объектов техники энергетического и нефтегазового комплексов и разработка технологий их производства» (2000-2002 гг.); Интеграционный проект СО РАН №45 «Разработка принципов мезомеханики поверхности и внутренних границ раздела и конструирование на ее основе новых градиентных конструкционных материалов и многослойных тонкопленочных структур для электроники» (2000-2002 гг.); молодежный проект РАН «Принципы конструирования высокопрочных и износостойких градиентных материалов и покрытий на основе физической мезомеханики» (2001-2003 гг.); «Основы физической мезомеханики поверхностных слоев твердых тел» (основные задания НИР ИФПМ СО РАН на 2001-2003 гг.); Грант РФФИ №02-01-81003-Бел2002а «Механика пластической деформации и разрушения поверхностно упрочненных твердых тел» (2002-2004 гг.).

Методы исследования. Работа выполнена в рамках методологии физической мезомеханики материалов. В качестве основных методов исследования в работе использованы методы распознавания, цифрового моделирования на ЭВМ, теории вероятностей, физического моделирования, макетирования. В работе применялись современные экспериментальные методы для изучения структуры и физико-механических свойств материалов: оптико-телевизионный измерительный комплекс на базе испытательной машины ИМАШ-2078 и микроскопов EPIQUANT и NEOPHOT, гидравлическая испытательная машина Schenck-Sinus-100, машина трения СМТ-1, оптическая металлография, структурно-фазовый анализ, растровая электронная микроскопия, измерение микротвердости.

Научная новизна. В работе впервые:

- обоснована возможность применения методов технического зрения для количественного описания процессов деформации и разрушения на мезоуровне твердых тел, а также разработана структурная схема оптико-телевизионного измерительного комплекса;

- созданы алгоритмы и программы для анализа параметров деформации и разрушения на мезомасштабном уровне;

- для широкого круга композиций с покрытиями выявлено влияние геометрии границы раздела «покрытие-основа», переходных и промежуточных слоев, соотношения прочностных характеристик покрытия и подложки, величины адгезионной прочности, а также толщины покрытия на характер развития деформации и разрушения на мезоуровне при различных схемах нагружения;

- выявлена определяющая роль границы раздела «покрытие-основа» в зарождении и распространении усталостных трещин в композициях с покрытиями, нанесенными методом электронно-лучевой наплавки;

- в результате комплексного использования методов технического зрения и свободных колебаний установлена численная связь между усталостным разрушением материалов с покрытиями и изменением собственных частот их свободных колебаний;

- установлена связь между интенсивностью изнашивания и характером развития пластической деформации на мезомасштабном уровне в композициях с различными покрытиями и модифицированными поверхностными слоями.

Практическую ценность работы составляет:

1) варианты реализации исследовательских оптико-телевизионных измерительных систем (в том числе 2 устройства ввода изображения из РЭМ в персональную ЭВМ);

2) программное обеспечение для построения векторов смещений, вычисления компонент тензора пластической дисторсии, интенсивности деформации, фрактальной размерности, расчета распределений энергии Фурье-спектра мощности, расчета вейвлет-спектров и ряда их численных характеристик;

3) рекомендации по оптимизации режимов формирования различных покрытий и режимов упрочнения поверхности конструкционных и инструментальных материалов, предназначенных для работы в различных условиях нагружения;

4) результаты комплексного исследования усталостного разрушения оптико-телевизионной измерительной системой и методом свободных колебаний могут быть использованы для неразрушающего контроля состояния нагруженных деталей машин и элементов конструкций. с

Основные новые результаты работы:

1) обоснование возможности использования методов технического зрения для анализа процессов пластической деформации и разрушения на мезоуровне;

2) структурная схема оптико-телевизионной измерительной системы и варианты ее реализации;

3) программа для построения векторов смещений и расчета компонентов тензора пластической дисторсии и интенсивности деформации;

4) пакет программ оценки мезоструктуры на поверхности по вычислению фрактальной размерности, энергии Фурье-спектра мощности и вейвлет спектра;

5) закономерности деформации и разрушения на мезоуровне при различных схемах нагружения образцов конструкционных и инструментальных сталей с разными типами защитных, функциональных и упрочняющих покрытий;

6) сопоставление результатов оптико-телевизионных исследований и моделирования методом конечных разностей деформирования и разрушения1 на мезоуровне образцов с защитными покрытиями при растяжении и сжатии.

7) сопоставление характеристик распространения усталостной трещины в образцах с различными типами электронно-лучевых покрытий и изменения частот их свободных колебаний.

Внедрение работы. Созданные программы являются неотъемлемой частью оптико-телевизионного комплекса "TOMSC" и используются для проведения исследований различных материалов и сплавов в ИФПМ СО РАН, ТПУ. На устройство ввода изображения из растрового электронного микроскопа в ПЭВМ получен патент РФ, и оно (устройство) также эксплуатируется в настоящее время в ИФПМ СО РАН совместно с микроскопом "РЭМ-200". На программу вейвлет спектрального анализа изображений получен акт отраслевой регистрации.

Разработанные в диссертации методы и программы прошли апробацию и использованы в рамках прикладных НИОКР и международных соглашений:

1. Международный проект с Кембриджским университетом «Волны локализованной пластической деформации - новый подход к изучению пластической деформации материалов» (поддержан Британским Королевским научным обществом 1997-1999 гг.);

2. Международный проект с Дрезденским Институтом неразрушающего контроля (Германия) "Неразрушающий контроль остаточного срока службы материалов на основе моделей мезомеханики" (1997-1999 гг.);

3. Хоз/договор с РАО "Газпром" №24/97 "Системы диагностики и пожаротушения" (1997-2001 гг.);

4. Проект «Разработка промышленного комплекса для восстановления деталей энергетического оборудования и аттестации защитных и упрочняющих покрытий» (грант Администрации г. Томска посвященный 400-летию г. Томска. (1999-2000 годы)).

Общая сумма средств от внедрения результатов работ, описанных в данной диссертации составила тыс. рублей. При этом доля автора составляет.тыс. рублей (акты внедрения прилагаются).

Апробация работы. Основные результаты работы отражены в 74 публикациях: в 1 монографии, 2 патентах на изобретение, 5 свидетельствах о регистрации компьютерных программ, 69 статьях в рецензируемых журналах и сборниках трудов международных конференций. Результаты работы были представлены на следующих конференциях:

IV International conference on Computer-Aided Design of Advanced Materials and Technologies "CADAMT'95" (г.Томск, 1995); "Физика прочности и пластичности материалов" (г. Самара, 1995); 2-й международный симпозиум по трибофатике (г. Москва, 1995); Международный конгресс "Защита-95" (г. Москва, 1995), Third Russian-Chinese Symposium "Advanced Materials and Processes" (г. Калуга, 1995); "Распознавание образов и анализ изображений: новые информационные технологии" (г. Курск, 1995), «Сибконверс'95» (г.Томск, 1995); "MESOFRACTURE-96" (г.Томск, 1996); International Conference on Surface Engineering, (Shanghai, China, 1997); "CADAMT97" (г. Байкальск, 1997); "Распознавание-97" (г. Курск, 1997), 4-й Китайско-Российский симпозиум "Advanced Materials and Technologies" (Pingu, China, 1997); 15th International Thermal Spray Conference (Nice, France, 1998); "Mesomechanics'98" (Tel-Aviv, Israel); Международный семинар "Функциональные градиентные материалы" (Киев, Украина, 1998); Международный симпозиум «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (Хабаровск, 1998); Международная научно - технической конференция "Энергодиагностика и Condition Monitoring" (Москва, 1998); 3rd Russian-Korean International Symposium on Science and Technology KORUS'99 (Novosibirsk, Russia, 1999); VI-я всероссийская научно-техническая конференция «Механика летательных аппаратов и современные материалы» (Томск, 1999); International Conference of Role of Mechanics for Development of Science and Technology (Xi'an, China, 2000); 4th Korea - Russia- International Symposium on Science and Technology KORUS'2000 (Ulsan, Korea, 2000); Третья международная конференция «Энергодиагностика и Condition Monitoring» (Нижний Новгород, 2000); Junior Euromat (Lausanne, Switzerland, 2000); 1st International Congress on Radiation Physics, High-Current Electronics and Modification of Materials (Tomsk, 2000); 6th Russian-Chinese Symposium "Advanced Materials and Processes" (Beijing, China, 2001); "MATERIALS WEEK

2001" (Munchen, Germany, 2001); Вторая международная научно-техническая конференция «Экспериментальные методы в физике структурно-неоднородных конденсированных сред ЭМФ 2001» (Барнаул, 2001); 17-я Межреспубликанская конференция «Численные методы решения задач теории упругости и пластичности» (Новосибирск, 2001); International conference on Computer-Aided

Design of Advanced Materials and Technologies "CADAMT'200r (г.Томск, th

2001); 5 Korea-Russia International Symposium on Science and Technology

KORUS'2001 (Tomsk, Russia, 2001); International Conference on New Challenges in Mesomechanics (Aalborg, Denmark, 2002); New Trends in Fatigue and Fracture

Metz, France, 2002); 7th Korean-Russian International Symposium on Science and

Technology (Ulsan, Republic of Korea, 2003); New trends in fatigue and fracture II,

Hammamet, Tunisia, 2003); 5th International Conference for Mesomechanics th •

Tokyo, Japan, 2003), 6 International Conference for Mesomechanics (Patras, Greece, 2004), Всероссийская конференция «Высокие технологии и обеспечение качества и надежности изделий машиностроения» (Самара, 2004); Fracture Mechanics'2004 "Environment Effects on Fracture and Damage" (Huangshan, China, 2004).

Основными соавторами по опубликованным работам являются академик В.Е. Панин, профессор В.И. Сырямкин, с.н.с. Р.Р.Балохонов, м.н.с. Е.В. Легостаева, Ш.А. Байбулатов, П.С. Любутин, м.н.с. А.Ю. Быдзан, А.В. Романенко. У двух последних автор являлся научным руководителем кандидатских диссертаций. Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование возможности количественного исследования процессов деформации и разрушения на мезоуровне методами технического зрения; структурная схема оптико-телевизионной измерительной системы, а также варианты ее реализаций.

2. Алгоритмы и результаты экспериментального тестирования программ построения векторов перемещений и расчета компонент тензора дисторсии, а также программ количественного описания мезоструктуры поверхности нагруженных твердых тел по расчету фрактальной размерности, энергии Фурье- и вейвлет-спектров, а также динамических информативных признаков изображений.

3. Фронтальный характер распространения пластического течения материала основы при растяжении образца с упрочняющим покрытием, которое сопровождается периодической остановкой фронта полосы Чернова-Людерса и развитием около границы раздела покрытие-основа «встречных мезовихрей», что определяет зарождение на границах раздела и распространение в покрытии трещин нормального отрыва.

4. Определяющее влияние на пластичность и прочность композиционного материала геометрии профиля границы раздела «покрытие (упрочненный поверхностный слой) - подложка», а также характера растрескивания покрытия (связанного с геометрией границы его раздела с подложкой), которое может приводить как к снижению пластичности поверхностно-упрочненного материала, так и к ее повышению.

5. Фрагментация материала основы, связанная с вихревым характером пластического течения в поверхностно-упрочненном материале. Ее развитие определяет прочностные характеристики материала с покрытием (поверхностным упрочнением), распространение магистральной трещины при усталостном разрушении, изнашивание материала в парах трения.

6. Качественный критерий усталостного предразрушения при знакопеременном циклическом изгибе, учитывающий эволюцию вихревой деформации на мезомасштабном уровне в остаточном сечении образца перед распространением магистральной усталостной трещины.

7. Взаимосвязь изменения частоты свободных колебаний образцов стали 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями с локализованным развитием пластической деформации и нарушением сплошности в условиях распространения усталостных трещин.

8. Обоснование режимов формирования покрытий и переходных слоев, а также выбора толщины покрытий и величины адгезионной прочности, обеспечивающих максимальное повышение прочностных свойств и пластичности.

Достоверность полученных в работе экспериментальных результатов, выводов и рекомендаций обеспечена корректностью постановки задачи, стабильной воспроизводимостью результатов, систематическим характером экспериментальных исследований, соответствием результатов экспериментальных исследований и компьютерных расчетов, а также подтверждается результатами испытаний оптико-телевизионных измерительных систем.

Личный вклад автора. Все изложенные в работе результаты исследований получены при непосредственном участии автора. Автору принадлежат варианты реализации алгоритмов расчета компонент деформации, фрактальной размерности, результаты экспериментального тестирования всех программ, постановка целей и задач работы, выбор и проведение части экспериментальных исследований, ведущая роль в интерпретации результатов, формулирование основных научных положений и выводов. Структура работы

Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения. Она изложена на 507 страницах; содержит 233 рисунка, 12 таблиц, 7 приложений. Список литературы содержит 396 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Комплексным коллективом в составе В. И. Сырямкин, А. В. Парфенов, С. В. Панин, С. В. Сапожников впервые разработаны методы и средства технического зрения для изучения механизмов пластической деформации на мезоуровне и разрушения твердых тел. Автору настоящей работы принадлежат следующие результаты:

В диссертации разработаны блок-схема компьютеризированного оптико-телевизионного измерительного комплекса TOMSC на базе оптического микроскопа, встроенного в испытательную машину, алгоритмы расчета векторов смещений с разрешением 10 векторов/мм , программа для вычисления компонент тензора дисторсии, программы расчета вейвлет и Фурье-спектров, которые позволяют путем сканирования исследовать in situ панорамную картину развития пластического течения на больших площадях поверхности нагружаемого материала и получать количественную оценку параметров локальной пластической деформации на мезомасштабном уровне.

Обоснована возможность проведения численной оценки процессов деформации и разрушения на мезоуровне твердых тел методами технического зрения, разработана структурная схема оптико-телевизионной измерительной системы и на ее основе реализованы несколько вариантов исследовательского комплекса на базе оптических и растровых электронных микроскопов.

Созданный пакет программ для вычисления полей векторов смещений и компонентов тензора дисторсии, а также последующего расчета на их основе распределений главного пластического сдвига и интенсивностей скорости деформации позволяет проводить количественное исследование механизмов пластической деформации на мезоуровне в любой локальной зоне на поверхности нагруженного материала.

Разработанные методики оценки фрактальной размерности, энергии Фурье- и вейвлет-спектров мощности, а также динамических информативных признаков по изображениям поверхности деформируемого образца и программы для их расчета могут быть использованы для идентификации масштабов структурных уровней деформации, анализа механизмов деформации на мезомасштабных уровнях и ее стадийности, неразрушающего контроля механического состояния материалов.

С использованием разработанных методов проведено систематическое исследование закономерностей пластической деформации и разрушения на мезоуровне ряда конструкционных и инструментальных материалов с покрытиями или поверхностным упрочнением при различных видах нагружения: растяжении, сжатии, знакопеременном изгибе, изнашивании в парах трения. Из полученных результатов следует, что при разработке подходов мезомеханики деформируемых структурно-неоднородных сред, в частности, материалов с покрытиями или поверхностным упрочнением необходимо учитывать: фронтальный характер распространения пластического течения материала основы, сопровождающийся периодическими остановками фронта и формированием около границы раздела «покрытие-основа» «встречных мезовихрей», которые определяют зарождение на границах раздела трещин нормального отрыва в покрытии; значительное влияние на пластичность и прочность композиционного материала геометрии профиля границы раздела «покрытие (упрочненный поверхностный слой) - подложка»; характер растрескивания покрытия, связанный с геометрией границы его раздела с подложкой, которое может приводить как к снижению пластичности поверхностно-упрочненного материала, так и к ее повышению; фрагментацию материала основы, связанную с вихревым характером пластического течения в структурно-неоднородной среде. Ее развитие определяет прочностные характеристики материала с покрытием (поверхностным упрочнением), распространение магистральной трещины при усталостном разрушении, изнашивание материала в парах трения.

В работе сделаны следующие выводы.

1. Установлено, что при одноосном растяжении образцов пластичного материала с упрочняющим покрытием (или упрочненным поверхностным слоем) несоответствие деформации в покрытии и основе приводит к возникновению на границе раздела квазипериодически пространственно распределенных концентраторов напряжений. Деформация по этому механизму инициируется у головки образца и распространяется фронтально вдоль оси нагружения, вызывая возникновение в подложке «встречных мезовихрей», и развитие в покрытии поперечных трещин по механизму нормального отрыва.

2. Показано, что характер развития в покрытии (поверхностном упрочненном слое) трещин и фрагментированной мезоструктуры в объеме материала подложки существенно зависит от геометрии границы раздела «покрытие (упрочненный поверхностный слой) - подложка». Игольчатый и зубчатый профили границы раздела «покрытие-основа» обусловливают при нагружении стохастическое распределение мезо-концентраторов напряжений на границе раздела и формирование при нагружении сетки микротрещин различной ориентации. При небольших толщинах покрытия игольчатая граница раздела обусловливает увеличение как прочности, так и пластичности образцов с покрытием (по сравнению с таковыми без покрытия).

3. Экспериментально продемонстрировано, что возникновение в подложке под двухслойным градиентным покрытием разупрочненного подслоя обусловливает при последующем нагружении развитие его мезофрагментации, что приводит к снижению пластичности поверхностно-упрочненного образца. Формирование трещин только в верхнем высокопрочном слое градиентного двухслойного покрытия не вызывает разрушение образца. Полученный результат хорошо согласуется с нелинейной механикой разрушения, в рамках которой критерий предразрушения связывается с критической нелокальной поврежденностью материала впереди вершины трещины. В рамках мезомеханики такая нелокальная поврежденность может быть трактована как мезофрагментация материала.

4. Сформулирован качественный критерий усталостного предразрушения при знакопеременном циклическом изгибе: необходимым условием распространения магистральной усталостной трещины через все сечение образца нагружаемого материала является развитие пластической деформации во всей области так называемого «пластического шарнира», ограниченной сопряженными макрополосами локализованного пластического течения. Накопление в этой области дефектной структуры обеспечивает протекание вихревой деформации на мезомасштабном уровне, что предшествует распространению магистральной трещины на макромасштабном уровне.

5. Показано, что при циклическом нагружении композиции с более твердым покрытием определяющую роль играют возникновение зон концентрации напряжений и локализация деформации на границе раздела «покрытие - основа». Зарождение усталостной трещины происходит около границы раздела и сопровождается последующим прорастанием трещины в подложку. При нагружении композиции с менее твердым покрытием усталостная трещина зарождается на поверхности покрытия. Она характеризуется замедленным трехстадийном ростом в покрытии, а также задержкой распространения на границе раздела «покрытие - подложка».

6. Предложена методика диагностики усталостного разрушения изделий из конструкционных сталей, в том числе с покрытиями, основанная на комбинированном использовании комплекса TOMSC и метода свободных колебаний. Уменьшение частоты свободных колебаний при усталостном разрушении связано, прежде всего, с нарушением сплошности материала вследствие развития усталостной трещины, и в значительно меньшей степени определяется увеличением плотности деформационных дефектов при циклических пластических деформациях. Использование предлагаемой методики позволяет определить стадию усталостного разрушения, на которой в данный момент находится диагностируемое изделие, а также зафиксировать момент разрушения покрытия.

7. Показано, что изнашивание в парах трения связано с фрагментацией материала поверхностных слоев образца на мезомасштабном уровне. Развитие этого процесса зависит от исходного состояния поверхностного слоя. Более позднее развитие мезофрагментации и вихревого характера движения элементов мезоструктуры в упрочненном ионной имплантацией приповерхностном слое приводит к его менее интенсивному износу по сравнению с неимплантированными образцами.

8. Продемонстрировано, что напряженно-деформированное состояние на мезоуровне при трении и изнашивании композиций с защитными покрытиями определяется двумя границами раздела: "контртело - покрытие" и "покрытие -подложка". В композиции с тонким покрытием квазистационарное состояние на границе раздела "покрытие - подложка" устанавливается быстрее, что обусловливает в такой композиции более короткую стадию приработки.

9. Полученные результаты позволили сформулировать ряд рекомендаций по оптимизации режимов формирования покрытий. В частности, формирование покрытий с игольчатой или зубчатой структурой и градиентным переходным слоем обусловит повышение прочностных характеристик композиции (адгезионной, усталостной прочности), снизит уровень концентрации напряжений на внутренних границах раздела, а также снизит степень локализации деформации, вызванной действием трещин как структурного надреза. Кроме того, мелкое растрескивание покрытия, а также наличие остаточной пористости, как правило, позволяют продолжить эксплуатацию детали с покрытием. Для композиций, предназначенных для эксплуатации в условиях циклического нагружения, более предпочтительны покрытия с меньшим градиентом механических свойств и меньшей склонностью к хрупкому разрушению при сохранении достаточной твердости рабочей поверхности покрытия.

В заключение автор выражает искреннюю благодарность коллективу лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля во главе с академиком В.Е. Паниным и лаборатории систем технического зрения за поддержку данной работы и постоянное обсуждение результатов; доктору технических наук В. И. Сырямкину; а также к.ф.-м.н. Б.П. Гриценко, к.ф.-м.н. О.А. Кашину, д.т.н. В.А. Клименову, к.т.н В.Г.Дуракову, к.ф.-м.н. В.А. Кукареко, к.ф.-м.н. М.А. Белоцерковскому, д.т.н. А.П. Алхимову; к.т.н. О.В. Башкову, к.т.н. Г.В Трусовой, д.т.н О.В. Сизовой, О.Н. Нехорошкову за обработку образцов; д.ф.-м.н. А.В. Колубаеву, д.ф.-м.н. Ю.П. Шаркееву, к.ф.-м.н. А.В. Панину, Ш.А. Байбулатову, к.т.н. А.Ю. Быдзану, к.т.н. А.В. Романенко, к.ф.-м.н. Е.В. Легостаевой, Н.Н. Коробкиной, к.ф.-м.н. П. В. Кузнецову и к.ф.-м.н. Ю.И. Почивалову за участие в выполнении ряда экспериментов; научным сотрудникам А. В. Парфенову, С.В. Сапожникову, Д.А. Сальникову, к.т.н. И.В. Шакирову, А.И. Глухих, П.С. Любутину и М.С. Кириченко за участие в разработке ряда алгоритмов и программ.

1. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов / Под ред. В.Е. Панина. - Новосибирск: Наука, 1995. - Т. 1. - 298 е., Т. 2. - 320 с.

2. Ю.В. Немировский, А.В. Мищенко. Влияние выбора материалов и структуры конструкции на пластическое деформирование и разрушение слоистых стержневых систем. Физическая мезомеханика. 2004. -Т. 7. Спец. выпуск, Ч. 1. С. 180-183.

3. О.П. Бушманова, А.Ф. Ревуженко. О пластическом деформировании в условиях локализации сдвигов на дискретной системе линий. Физическая мезомеханика. 2002.-Т. 5. -№3. С. 9-16.

4. П.В. Макаров. Моделирование упругопластической деформации и разрушения неоднородных сред на мезоуровне. Физическая мезомеханика. 2003. -Т. 6. №4. -С. 111-124.

5. Г.И. Баренблатт. Модель нелокального накопления повреждений. Физическая мезомеханика. 2003. -Т. 6. -№4. - С. 85-92.

6. Иванова B.C., КузеевИ.Р., Закирничная M.M. Синергетика и фракталы. Универсальности механического поведения материалов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998.- 363 с.

7. Системы технического зрения. Справочник. В. И. Сырямкин, В. С. Титов, Ю. Г. Якушенков и др.//Под общей редакцией В. И. Сырямкина, В.С.Титова. Томск: МГП "РАСКО", 1992. -367с.

8. Панин В.Е., Лихачев В.А., ГриняевЮ.В. Структурные уровни деформации твердых тел. Новосибирск: Наука, 1985. - 229 с.

9. Структурные уровни пластической деформации и разрушения/ В.Е. Панин, Ю.В. Гриняев, В.И. Данилов и др. Новосибирск: Наука, 1990. - 255 с.

10. Панин В.Е. Волновая природа пластической деформации твердых тел // Изв. вузов. Физика. 1990. - Т.ЗЗ, №6. - С. 4-18.

11. Панин В.Е. Физические основы мезомеханики среды со структурой // Изв. вузов. Физика, 1992,-Т.35,№4.-С. 5-18.

12. Елсукова Т.Ф., Панин В.Е. Эволюция структурных уровней деформации и самоорганизация мезоскопической субструктуры в поликристаллах // Металлы. -1992.-№2. -С. 73-89.

13. Панин В.Е. Современные проблемы пластичности и прочности твердых тел // Изв. вузов. Физика, 1998.-Т.41,№1.-С. 7-34.

14. Панин В.Е. Основы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика. -1998. Т.1, №1. - С. 5-22.

15. Панин В.Е., Дерюгин Е.Е. Самоорганизация макрополос локализованного сдвига и фазовые волны переключений в поликристаллах // Физическая мезомеханика. 1999. - Т.2, №1-2. - С. 77-87.

16. Панин В.Е. Синергетические принципы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика. 2000. - Т.З, №6. - С. 5-36.

17. Панин В.Е. Физическая мезомеханика поверхностных слоев твердых тел // Физическая мезомеханика. 1999. - Т.2, №6. - С. 5-23.

18. Панин В.Е. Поверхностные слои нагруженных твердых тел как мезоскопический структурный уровень деформации // Физическая мезомеханика. -2001. Т.4, №3. - С. 5-22. (

19. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., АнгеловаГ.В. Динамика локализации деформации в поверхностном монокристаллическом слое плоских поликристаллических образцов алюминия при циклическом нагружении // Физическая мезомеханика. -2000.-Т.З,№4.-С. 79-88.

20. PaninV.E. Synergetic principles of physical mesomechanics // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2001. - V.37. - P. 261-298.

21. Панин B.E., Фомин B.M., Титов В.M. Физические принципы мезомеханики поверхностных слоев и внутренних границ раздела в деформируемом твердом теле // Физическая мезомеханика. 2003. - Т.6, №2. - С. 5-14.

22. Panin S.V. Plastic defomiation and fracture caused by coating-substrate mismatch at mesoscale // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2001. - V.35. - P. 1-8.

23. Структурные уровни деформации внутреннеокисленной меди со слоистой внутренней структурой / М.П. Бондарь, С.В.Панин, А.В. Коваль, Е.С. Ободовский // Физическая мезомеханика. 2003. - Т.6, №2. - С. 77-90.

24. Плешанов B.C., Панин В.Е., Кобзева С.А. Кинетика полосовыхмезоскопических структур и разрушение поликристаллов аустенитной хромоникелевой стали с протяженными макроконцентраторами напряжений // Физическая мезомеханика. 2002. - Т.5, №6. - С. 65-71.

25. Романова В.А., Балохонов P.P. Моделирование пластической деформации как процесса генерации и эстафетной передачи пластических сдвигов от границ раздела // Физическая мезомеханика. 2001. - Т.4, №2. - С. 21-28.

26. СТ. Псахъе, С.Ю. Коростелев, А.Ю. Смолин и др. Метод подвижных клеточных автоматов как инструмент физической мезомеханики материалов. Физическая мезомеханика. 1998. - Т.1, №1. - С. 95-108.

27. СТ. Псахъе, Д.Д. Моисеенко, А.Ю.Смолин, Е.В. Шилъко, А.И.Дмитриев. Исследование особенностей разрушения хрупких керамических покрытий на основе метода подвижных клеточных автоматов. Физическая мезомеханика. 1998. -Т.1, №2.-С. 95-100.

28. Износ в парах трения как задача физической мезомеханики / Панин В.Е., Колубаев А.В., Слосман А.И., Тарасов С.Ю., Панин С.В., Шаркеев Ю.П. // Физическая мезомеханика. 2000. - Т.З, №1. - С. 67-74.

29. Панин В.Е., Витязь П.А. Физическая мезомеханика разрушения и износа на поверхностях трения твердых тел // Физическая мезомеханика. 2002. - Т.5, №1. — С. 5-13.

30. Ж. Фридель. Дислокации. Пер. с англ. М.: Мир. 1967. 643 с.

31. Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах. М.: Мир, 1974. -215 с.

32. Конева Н.А. Эволюция дислокационной структуры, стадийность деформации и напряжение течения моно- и поликристаллов ГЦК однофазных сплавов. Диссертация . докт. физ.- мат. наук. Томск, 1987. 620 с.

33. Н.А. Конева, Э.В.Козлов. В кн. Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990. С. 123-186.

34. Бэлл Дж.Ф. Экспериментальные основы механики деформируемых твердыхтел. М.: Наука, 1984. Ч. 2. -431 с.

35. Развороты кристаллической решетки и стадии пластической деформации. Конева Н. А., ЛычагинД.В., Теплякова Л. А. и др.//Теоретическое и экспериментальное исследование дисклинаций. Л.: ФТИ им. А. Ф. Иоффе, 1984. С. 161-167.

36. Конева Н.А., ЛычагинД.В., Жуковский С.П. и др. Эволюция дислокационной структуры и стадии пластического течения железо-никелевого сплава. ФММ, 1985. Вып. 60. №1. С. 171-179.

37. Влияние размера зерна на дислокационную структуру сплава Ni3Fe. Н.А. Конева, Д.В. Лычагин, О.Б. Перевалова и др. //Пластическая деформация сплавов,- Томск: ТГУ, 1986. С. 120-132.

38. Тришкина Л.И., Козлов Э.В. Эволюция дислокационной структуры с деформацией в сплавах Си-А1 и Cu-Mn.// Субструктура и механические свойства металлов и сплавов. Томск: ТПИ, 1988. С. 5-11.

39. Конева Н.А., Тришкина Л.И., Данелия Г.В. и др. Эволюция ячеистой дислокационной структуры в медно-алюминиевых и медно-марганцевых сплавах. ФММ, 1988. Т. 66. Вып. 4. С. 808-813.

40. Горная И.Д., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П., Трефилов В.И. Некоторые закономерности деформационного упрочнения поликристаллических молибденовых сплавов. Проблемы прочности, 1981. №5. С. 77-82.

41. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. и др. Деформационное упрочнение и развитие дислокационной структуры в поликристаллических ОЦК-металлах. Металлофизика, 1986. VIII. №2. С. 89-97.

42. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. и др. Деформационноеупрочнение и разрушение поликристаллических металлов. Киев: Наукова думка, 1987.-248 с.

43. ШаркеевЮ.П., Козлов Э.В., Конева Н.А. Картина линий скольжения в сплаве Ni3Fe. Упорядочение атомов и его влияние на свойства сплавов. Томск: ТГУ, 1978. С. 134-137.

44. Шаркеев Ю.П., Конева Н.А., Козлов Э.В. Эволюция картины линий скольжения в процессе деформации в поликристаллическом сплаве Ni3Fe. Известия вузов. Физика, 1979. №11. С. 24-29.

45. Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В., Конева Н.А. Картина линий скольжения, ее количественные характеристики и плотность дислокаций в сплаве NisFe. Упорядочение атомов и свойства сплавов: Материалы VI Всесоюзного совещания. Киев: Наукова думка, 1979. С. 254-256.

46. Поверхностная картина скольжения и механизмы деформации ГЦК-сплавов. Конева Н.А., Шаркеев Ю.П., Теплякова JI.A. и др. Физика и технология упрочнения поверхности металлов. Д.: ФТИ им. А. Ф. Иоффе, 1985. С. 79-85.

47. A. Kuske and G. Robertson, Photoelasticity: Principles and Methods, Drover, New York, 1949.

48. J.W. Dally and W.F. Riley, Experimental Stress Analysis, McGraw-Hill, New York, 1978.

49. A.S. Holister, Experimental Stress Analysis, Cambridge University Press, New York, 1967.

50. W.F. Swinson, J.L. Turner and W.F. Ranson, Designing with Scattered Light Photoelasticity, Exp. Mech., 20 (1980), 397-402.

51. J.T. Pindera and S.B. Mazurkiewicz, Studies Of contact Problems Using Photoelastic Isodynes, Exp. Meek, 21 (1981), 448-455.

52. A. Lagarde (Ed.), Optical Methods in Mechanics of Solids, Proc. IUTAM Symp., Poitier, France, 1979, Sijthoff en Noordhoff, Alphen aan den Rijn, The Nethelands, 1981.

53. A. Lagarde, Modern Nondestructive Methods of Coherent Light Photoelasticity with Applications in Two and Three Dimensional Problems in Statics, Contact Stresses, Fracture Mechanics and Dynamic Impulse, IUTAM, 1985.

54. АтлуриС., КобаясиА., ДэллиД. и др. Экспериментальная механика: в 2-х книгах: Книга 1. Пер. С англ. / Под ред. А. Кобаяси. М.: Мир, 1990, - 616 с.

55. J.W. Dally and W.F. Riley, Experimental Stress Analysis, McGraw-Hill, New York, 1978.

56. F. Zandeman, S. Rednuer, and J.W. Dally, Photoelastic Coatings, SESA Monograph № 3, Iowa State University Press, Ames, Iowa, 1977.

57. Measurements Group Inc., Education Division, Student Manual on the Photoelastic Coating Technique, Bullietin 315, 1984.

58. Сухарев И.П., Ушаков Б.Н. Исследование деформаций и напряжений методом муаровых полос. М. Машиностроение, 1972.

59. Шнейдерович P.M., Левин О.А. Измерение полей пластических деформаций методом муара. -М.: Машиностроение, 1969.

60. Полухин П.И., Воронцов В.К., Кудрин А.В., Чиченов Н.А. Деформации и напряжения при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1974.

61. Сегал В.М., МакушокЕ.М., Резников В.И. Исследование пластического формоизменения методом муара. М.: Металлургия, 1974.

62. Денисов П.И. Поточный контроль прокатываемых полос методом муара. — М.: Металлургия, 1982.

63. P.M. Boone, A.G. Vinckier, R.M. Sys and E.N. Deleu, Application of Specimen-Grid Moire Techniques in Large Scale Steel Testing, Opt. Eng. 21 no.4 (1982), 602-614.

64. J.M. Burch and C. Forno, High Resolution Moire Photography, Opt. Eng. 21 no. 4 (1982), 615-625.

65. F.K. Ligtenberg, The Moire Method: A New Experimental Method for the Vibration Analysis, Appl. Opt., 22, No. 6(1983) 856-861.

66. Дюрелли А., Парке В., Анализ деформаций с использованием муара. М.: Мир, 1981.

67. Theocaris P.S. Elastic stress intensity factors evaluated by caustics, "Experimental evaluation of stress concentration and intensity factors", Hauge, Boston and London, 1981, p. 189-252.

68. Парис П., Си. Д. Анализ напряженного состояния около трещин. В кн. «Прикладные вопросы вязкости разрушения». М.: Мир, 1968.

69. Peters, W.H. and Ransom, W.F. Digital imaging technique on experimental stress analysis. Optical Engineering, Vol.21, No.3, (1982), pp. 427-431.

70. Metwalli, S.M., Ragab, A.R., Kamel, A.H. and Abdul Saheb, A. Determination ofplastic stress strain behavior by digital image processing technique. Experimental mechanics, 27, 414-427. (1987).

71. M. R. James, W.L.Morris, B.N. Cox. High Accuracy Automated Strain-field Mapper, Experimental mechanics, March 1990, pp. 60-67.

72. E. A. Franke, D. J. Wenzel, D. L. Davidson. Measurement of microdisplacements by machine vision photogrammetry. Review of Scientific Instruments, Vol. 62, No. 5, May 1991, pp. 1270-1279.

73. Lee, C., Peters, W.H., Sutton, M.A., Chao Y.I. A study of plastic zone formation by digital image processing. International journal ofplasticity, 3, 129-142, (1987).

74. P.F. Luo, Y.J. Chao, M.A. Sutton and W.H. Peters III. Accurate Measurement of Three-dimensional Deformations in Deformable and Rigid Bodies Using Computer Vision. Experimental Mechanics, June 1993, pp.123-132.

75. A. Sutton, W. J. Wolters, W. H. Peters, W. F. Ransom, S. R. McNeill. Determination of displacements using an improved digital correlation method, Image and Vision Computing, Vol. 1, No. 3, August 1983, pp. 133-139.

76. Bruck, H.A., McNeil, S.R., Sutton, M.A. and Peters W.H. Digital image correlation using Newton-Rapson method of partial differential correction. Experimental mechanics, 29 (3), 261-267 (1989).

77. McNeill, S.R., Peters, W.H. and Sutton M.A. Estimation of stress intensity factor by digital image correlation, Engineering fracture mechanics, 28(1), 101-112 (1987).

78. Sutton, M.A., Cheng, M.Q., Peters W.H., Chao Y.J. and S.R. McNeill. Application of an optimized digital correlation method to planar deformation analysis, Image and vision computing 4(3), 143-151 (1986).

79. Sutton, M.A., McNeill, S.R., Helm, J.D. and Chao, Y.J., (2000) Trends in Optical Non-Destructive Testing and Inspection, Ed. By Rastogi, P and Inaudi, D., P571-591.

80. Sutton, M.A., Helm, J.D., Boone, M.L., Experimental study of crack growth in thin sheet 2024-T3 aluminum under tension-torsion loading. International journal of fracture (2001), 109, P.285-301.

81. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1976.-456 с.

82. Коцаньда С. Усталостное растрескивание металлов. Пер. с польск. М.: Металлургия, 1990.-624 с.

83. Трощенко В.Т. Деформирование и разрушение металлов при много цикловом нагружении. Киев: Наукова думка, 1981. 344 с.

84. Трощенко В.Т. Циклические деформации и усталость металлов. Киев: Наукова думка, 1985. Т. 1 216 е., Т.2 - 224 с.

85. Иванова B.C., Шанявский А.А. Количественная фрактография. Усталостное разрушение. Челябинск: Металлургия, 1988.-400 с.

86. РонейМ. Усталость высокопрочных материалов. В кн. Разрушение. Ред. Либовиц. М.: Мир, 1976, т. 3. с.473-527.

87. Гиндин И.А., Неклюдов И.М., Старолам М.П., Малик Г.Н., Волчок О.И. Дислокационная структура никеля после знакопеременного нагружения с низкой и ультразвуковой частотами. Физика твердого тела. 1970. Т. 12. - №8. -с. 2456-2458.

88. Горицкий В.М., Иванова B.C., Орлов Л.Г. О различии пластической деформации поверхностных и внутренних слоев поликристаллического железа при усталостном нагружении. Доклады Академии Наук СССР, Техническая физика, 1972.-Т.205.-№4.-с.812-814.

89. Иванова B.C., Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Формирование дислокационной структуры в армко-железе на пределе усталости. Физика металлов и металловедение. 1972. Т.34. - №3. - с 456-463.

90. Корш С.В., Котко В.А., Полоцкий И.Г., Прокопенко Г.И., Трефилов В.И., Фирстов С.А. Влияние циклического деформирования на дислокационнуюструктуру и механические свойства молибдена, хрома и вольфрама. Проблемы прочности. 1973.-№11.-с. 15-20.

91. Иванова B.C., Горицкий В.М., Орлов Л.Г., Терентьев В.Ф. Дислокационная структура железа у вершины усталостной трещины //Проблемы прочности. 1975. -№11.-С. 13 - 18.

92. Трощенко В.Т., Засимчук Е.Э., БегаН.Д. Кинетика изменения субструктуры в монокристаллах молибдена при усталости //Физика металлов и металловедение. -1978. Т.45. - №4. - с.850-858.

93. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Структура и усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия, 1980. 208 с.

94. Гринберг Н.М., Гавриляко A.M. Упрочнение Си и сплава Си-7,5%А1 при циклическом нагружении на воздухе и в вакууме // Металлофизика. 1983. - Т. 5, №3. - С. 63 -68.

95. Гринберг Н.М. Физические механизмы усталостного разрушения металлов и сплавов//Физико-химическая механика материалов. 1987. - Т. 23, №5. - С. 30 -38.

96. А.А. Шанявский. Ротационная неустойчивость деформации и разрушения металлов при распространении усталостных трещин на мезоскопическом масштабном уровне. II. Механизмы разрушения. //Физическая мезомеханика. — 2001. -Т.4. №1. - с.81-95.

97. Иванова B.C. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургиздат, 1963. -272 с.

98. Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1989. 576 с.

99. Панин В.Е., ЕлсуковаТ.Ф. Деформация и разрушение поликристаллов при знакопеременном нагружении как диссипативный процесс. //Синергетика и усталостное разрушение металлов / под ред. B.C. Ивановой. М.: Наука, 1989. -с.113-138.

100. Елсукова Т.Ф. Структурные уровни деформации и разрушения поликристаллов при различных видах нагружения. Диссертация . учен. степ, д.ф.-м.н. 1990.-39 с.

101. Елсукова Т.Ф., Панин В.Е. Структурные уровни деформации поликристалловпри разных видах нагружения // Структурные уровни пластической деформации и разрушения. Новосибирск: Наука, 1990. - с.77-123.

102. Елсукова Т.Ф., Панин В.Е. Механизм усталостного разрушения поликристаллов на мезоуровне // Изв.вузов. Физика. 1996. - Т.39. - №6. - с.40-57.

103. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф. Самосогласованное движение конгломератов зерен при циклической деформации поликристаллов. // Доклады академии наук. 1996. -Т. 347,-№5.-С. 617-621.

104. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Ангелова Г.В., Сапожников С.В. Влияние сдвиговой устойчивости кристаллической структуры поликристаллов на механизм их усталостного разрушения на мезомасштабном уровне. // Физ. мезомех. 1998. -Т. 1. -№ 2. - С. 45-50.

105. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Ангелова Г.В., С.В.Панин. Фрактальная мезоструктура на поверхности поликристаллов при усталостном разрушении // Доклады академии наук. 1999. -Т. 365.-№2.-С. 186-189.

106. Панин В.Е., Елсукова Т.Ф., Ангелова Г.В. Волновой характер распространения усталостных трещин на поверхности поликристаллического алюминия при циклическом нагружении // Физ. мезомех. 2002. - Т. 5. - № 3. - С. 93-99.

107. Панин В.Е., Плешанов B.C., КибиткинВ.В. Эволюция деформационных доменов и кинетика усталостного разрушения поликристаллов дуралюмина на мезоуровне // Письма в ЖТФ. 1997. - Т.23. - №24. - С. 51-57.

108. Плешанов B.C., КибиткинВ.В., Панин В.Е. Мезомеханика усталостного разрушения поликристаллов с макро-концентраторами напряжений // Теор. и прикл. мех. разр. 1998. - №30. - с. 13-18.

109. Плешанов B.C., Сараев Ю.Н., Лавров О.Н., ДашукЮ.Т., Козлов А.В. Статическая и малоцикловая прочность сварных соединений низколегированной стали на мезомасштабном уровне // Сварочное производство. 2000. - №4 (785).1. С. 12-17.

110. Плешанов B.C., Кибиткин В.В., Масловский А.С., Лавров О.Н., Панин В.Е. Усталостное разрушение на мезоуровне сварных соединений низколегированной стали // Теор. и прикл. мех. разр. 2000. - №33. - с. 17-21.

111. Плешанов B.C., Кибиткин В.В., Панин В.Е. Особенности деформационных мезоструктур и фрагментация поликристаллов с макро-концентраторами напряжений при статическом и повторно-статическом растяжении // Заводская лаборатория. 2001. -Т.67. - №6. - с.48-50.

112. Панин В.Е., Плешанов B.C., Кибиткин В.В., Сапожников С.В. Анализ полей векторов смещений и диагностика усталостного разрушения алюминиевого сплава на мезоуровне. //Дефектоскопия, 1998, №2. С. 80-87.

113. Плешанов B.C., Кибиткин В.В., Панин В.Е. Экспериментальная оценка типа разрушения и характеристик трещиностойкости поликристаллов оптико-телевизионным методом на мезоуровне при циклическом нагружении. Физическая мезомеханика, 1999, Т. 2, №4, С. 87-90.

114. Иванова B.C., КузеевИ.Р., Закирничная М.М. Синергетика и фракталы. Универсальности механического поведения материалов. Уфа: Изд-во УГНТУ,1998.- 363 с.

115. Тушинский Л.И., ПлоховА.В., Столбов А.А., СиндеевВ.И. Конструктивная прочность композиции основной металл-покрытие. Новосибирск: Наука, 1996. -296 с.

116. Чаевский М.И., Шатинский В.Ф. Повышение работоспособности сталей в агрессивных средах при циклическом нагружении. К.: Наукова думка, 1970. 312 с.

117. Максимович Г.Г., Шатинский В.Ф., Копылов В.И. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями. К.: Наукова думка, 1983. 264 с.

118. Онищенко Г.Г., ЗемсковГ.В., Балыков B.C. Композиционные плазменные покрытия и их влияние на усталостные свойства стали // Защитные покрытия на металлах. 1979. - Вып. 13. - с.95-97.

119. Карпенко Г.В. Влияние активных жидких сред на выносливость стали. К.: Изд. АН УССР, 1955. 208 с.

120. Карпенко Г.В. Прочность стали в коррозионной среде. К.: Машгиз, 1963. -188 с.

121. Карпенко Г.В., Похмурский В.И., ДалисовВ.Б., Замиховский B.C. Влияние диффузионных покрытий на прочность стальных изделий. К.: Наукова думка, 1971. 168 с.

122. Похмурский В.И. Коррозионно-усталостная прочность сталей и методы ее повышения. Киев: Наукова думка, 1974.-188 с.

123. Карпенко Г.В. Влияние среды на прочность и долговечность металлов. К.: Наукова думка, 1976. 128 с.

124. Похмурский В.И. Влияние диффузионных покрытий на прочностные свойства сталей ПЗащитные покрытия на металлах. — 1970. вып. 3.- С. 191-201.

125. Гецов Л.Б. Детали газовых турбин: материалы и прочность. Л.: Машиностроение , 1982. 296с.

126. Гецов Л.Б. Материалы и прочность деталей газовых турбин. М.: Недра, 1996. -591 с.

127. Хасуй А. Техника напыления. М.: Машиностроение, 1975.- 236с.

128. Похмурский В.И., Борисов Ю.С., КаличакТ.Н. О влиянии Ni-Al и Ni-Ti плазменных покрытий на сопротивление усталости и коррозионной усталостисреднеуглеродистой стали // Физ. -хим. механика материалов. — 1980.- №14,- с.22-25.

129. Калмуцкий B.C. Прочность и надежность деталей с металло-покрытиями // Проблемы прочности. 1980. - №9. - с.96-101.

130. Калмуцкий B.C. Критерии усталостного разрушения деталей с покрытиями // Проблемы прочности. 1983. - №12. - с.7-10.

131. Калмуцкий B.C. Вероятностно-статистические закономерности повреждения сталей с покрытиями. Диссертация . д-ра техн.наук. -М. -1984,- 37 с.

132. Бокштейн С.З., Бычков Н.Г., Дульнев Р.А. Сопротивление термической усталости жаропрочных сплавов с защитными покрытиями // Проблемы прочности. 1980. -№4.-с.59-63.

133. Бычков Н.Г., Дульнев Р.А. Измерение деформаций при испытаниях на термоусталость // Заводская лаборатория. 1968. - №9. - с. 1112-1114.

134. Гецов Л.Б., Рыбников А.И., ДобинаН.И. Термоусталостная прочность и жаростойкость защитных покрытий // Проблемы прочности. 1983. - №2. - С. 6972.

135. Гецов Л.Б. Термостойкость макронеоднородных материалов // Проблемы прочности. 1981. - №5. - С. 23-27.

136. Гаркунов Д.Н. Триботехника: Учебник для студентов втузов. -2-е изд., перераб. Изд. доп. М.: Машиностроение, 1989. - 328 с.

137. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука, 1970. -228 с.

138. Машков Ю.К., Полещенко К.Н., Поворознюк С.Н., Орлов П.В. Трение и модифицирование материалов трибосистем.- М.: Наука, 2000. -280с.

139. Горячева И.Г., ДобычинМ.Н. Контактные задачи в трибологии. М: Машиностроение, 1988. 256 с.

140. Поверхностная прочность материалов при трении / Под ред. Б.И. Костецкого. Киев: Техшка, 1976.-291с.

141. Rigney D.A., Hirth J.P. // Wear. 44 (1979). pp. 345-370.

142. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. 480с.

143. Боуден Ф.П. Трение и смазка твердых тел. М.: Машиностроение, 1968. -543с.

144. Крагельский И.В. Трение как результат повторной деформацииповерхностных слоев// Изв. Вузов. Физика. 1958. № 5. С. 119-127.

145. Крагельский И.В., Непомнящий Е.Ф., Харач Г.М., Усталостный механизм и краткая методика аналитической оценки величины износа поверхностей трения при скольжении. М: Изд-во АН СССР, 1967. 19 с.

146. Трибология. Исследования и приложения: Опыт США и стран СНГ. Под ред.

147. B.А. Белого, К. Лудемы, Н.К. Мышкина. М.: Машиностроение; Нью-Йорк: Аллертон пресс, 1993. -454с.

148. Алексеев Н.М., Богданов В.М., БушеН.А. и др. Новое в структуре трения твердых тел// Трение и износ. 1988., Т. 9, №6.

149. КарасикИ.И. Прирабатываемость материалов для подшипников скольжения. М.: Наука, 1978.-136с.

150. Ратнер С.Б., Лурье Е.Г. Истирание полимеров как кинетический темоактивационный процесс //ДАН СССР, 1966, Т. 1966, №4. С. 909-912.

151. Хрущов М.М., Бабичев М.А. Абразивное изнашивание. Москва: Наука, 1970. -252 с.

152. Панин В.Е. Методология физической мезомеханики как основа построения моделей в компьютерном конструировании материалов. Изв. вузов. Физика, 1995. №11. С. 6-25.

153. Панин В.Е., СлосманА.И., Колесова Н.А. Закономерности пластической деформации и разрушения на мезоуровне поверхностей упрочненных образцов при статическом растяжении // Физика металлов и металловедение. 1996. - Т.82, №2.1. C.129-136.

154. В.Е. Панин, А.И. Слосман, Н.А.Колесова, Б.Б. Овечкин, И.Ю. Молчунова. Влияние толщины упрочненного слоя на формирование мезоструктуры при растяжении поверхностно-упрочненных образцов // Изв. Вузов. Физика, 1998. -№6. С.63-69.

155. Панин В.Е., Дураков В.Г., Прибытков ГЛ. и др. Электронно-лучевая наплавка композиционных материалов на основе карбида титана // Физика и химия обработки материалов. — 1997. — № 2. — С. 54—58.

156. А. V. Koval, S. V. Panin. Formation of fractal mesostructure in structural steels with heterogeneous hardening layers under tension // Proceedings International Conference of Role of Mechanics for Development of Science and Technology,

157. University of Xi'an, China, June 13-16, 2000, Vol. 2. P. 585-592.

158. Назарец B.C., Белобрагин Ю.А., Сотов И.H., Рыбец M.A. Структурный механизм упрочнения стали 9X2 при электроискровой обработке // Электронная обработка материалов. 1977. - № 4. - С. 9-12.

159. Коробов Ю.С., Полякова А.Л., Счастливцев В.М. Структура и свойства стальных покрытий, нанесенных методом активированной дуговой металлизации // Сварочное производство. 1997. - № 1. - С. 4-6.

160. Ивашко B.C., Белоцерковский М.А., Байку с К. В. и др. Восстановление узлов трения активированной дуговой металлизацией // Автоматическая сварка. 1999. -№ 4. - С. 47-49.

161. Белоцерковский М.А. Триботехнические характеристики газопламенных покрытий // Трение и износ. 2000. - Т. 21. - № 5. - С. 534-539.

162. Белоцерковский М.А. Разработка экономичного и высокоэффективного оборудования для газопламенного напыления // Наука — производству. 1999. - № 6.-С. 14-16.

163. Макаров П.В. Подход физической мезомеханики к моделированию процессов деформации и разрушения. Физическая мезомеханика, 1998, Т. 1, №1, С. 61-81.

164. Арабьян JI.K, Засьткин И.М., Кузьмин В.И., Токарев А. О. Плазмоструйное оплавление порошковых покрытий // Материалы XI Всесоюз. конф. «Генераторы низкотемпературной плазмы». Новосибирск: Наука, 1989. - С. 384-385.

165. Безбородое В.П., Нехорошков О.Н., Ковалевский Е.А. Структурно-фазовые особенности формирования газотермических покрытий из никелевых сплавов при оплавлении и ультразвуковой обработке // Перспективные материалы. — 2000. — №4. С. 64-68.

166. Безбородое В.П., Нехорошков О.Н., Ковалевский Е.А. Структура и свойства композиций «покрытие из самофлюсующегося никелевого сплава стальная основа» после оплавления и отжига // Перспективные материалы. - 2001. - №5. -С. 82-89.

167. А.Ю. Быдзан, С.В.Панин, В.Г. Дураков. Исследование механизмов усталостного разрушения конструкционной стали 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями. Физ. мезомех. 2002. -Т. 5. -№6. С. 73-85.

168. Быдзан А.Ю., Панин С.В., Почивалов Ю.И. Механизм формированиямезоскопической деформационной структуры в образцах поликристаллических материалов при знакопеременном плоском изгибе // Физ. мезомех. 2000. - Т. 3. — № 3. - С. 43-52.

169. Реутов В.Ф. Получение образцов из массивных объектов для электронно-микроскопических исследований // Заводская лаборатория. 1970. - № 3. - С. 304305.

170. Реутов В.Ф., Фархутдинов К.Г. Устройство для струевой электрополировки радиоактивных образцов для просвечивающей электронной микроскопии // Заводская лаборатория. 1978. - № 5. - С. 552-554.

171. Панин В.Е., Белюк С.И., Дураков В.Г., Прибытков Г.А., Ремпе Н.Г. Электронно-лучевая наплавка в вакууме: оборудование, технология, свойства покрытий // Сварочное производство. 2000. - № 2. - С. 34-39.

172. Клинская-Руденская Н.А., Копысов В.А., Коцот С.В. Особенности композиционных покрытий на основе Ni-Cr-B-Si сплавов. Исследование износостойкости покрытий // Физика и химия обработки материалов. 1994. - № 6. - С. 52-57.

173. Powder diffraction file data cards, Inorganic Sections, Sets 1-34, American Society for Testing Materials, Swarthmore, PA. P. 1948-1984.

174. Панин С. В., Парфенов А. В., Сырямкин В. И. Устройство для считывания изображения. Патент РФ на изобретение № 2108623. Опубл. Бюллетеньизобретений №10, 10.04.98.

175. C.B. Панин, П. Нойманн, Ш.А. Байбулатов. Исследование развития деформации на мезоуровне интерметаллического сплава Ni63Al37 при сжатии. Физическая мезомеханика, 2000, Т.З, №1, с. 75-82.

176. Карасик И.И. Методы трибологических испытаний в национальных стандартах мира / Под ред. проф. Каршенбаума. М.: Центр "Наука и техника", 1993.-325 с.

177. Применение ПЗС-фотоприемников в системах промышленного телевидения. А.А. Бобров, А.В. Гринкевич, Б.С. Касауров, А. В. Медведев. Электронная промышленность, 1988. Вып. 3. С. 35-37.

178. Ч. Калверт. Программирование в Windows: освой самостоятельно за 21 день. -Пер. с англ. М.: БИНОМ, 1995. -496 с.

179. Фролов А.В., Фролов Г.В. Операционная система Microsoft Windows 3.1 для программиста. М.: "ДИАЛОГ-МИФИ", 1994. -269 с.-(Библиотека системного программиста; Т. 11).

180. Джоунс Р., Уайкс К. Голографическая и спекл-интерферометрия. Пер. с англ. М.: Мир, 1986.-328с., ил.

181. Сырямкин В.И., Панин В.Е., Парфенов А.В., Панин С.В. и др. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. Новосибирск: Наука, 1995. Т. 1.С. 176-194.

182. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике (для научных сотрудников и инженеров). М.: Наука, 1973. 832 с.

183. Кориков A. M., Сырямкин В. И., Титов В. С. Корреляционные зрительные системы роботов. Томск: Радио и связь, Томское отделение, 1990.

184. Дерюгин Е.Е., Панин В.Е., Панин С.В., Сырямкин В.И. Способ неразрушающего контроля механического состояния объектов и устройство для его осуществления. Патент Российской Федерации №2126523. Опубл. Бюллетень изобретений №5, 20.02.99.

185. Панин С. В. Исследование пластической деформации и разрушения поликристаллических материалов на основе алюминия методами технического зрения. //Автореферат диссертации. канд. техн. наук, Томск, 1998. -22 с.

186. Sutton М. A., McNeill S. R., Jang J., Babai M. Effect of subpixel image restoration on digital correlation error estimates, Optical engineering, October 1988, Vol. 27, No. 10, pp. 870-877.

187. Панин С.В., Сырямкин В.И., Любутин П.С. Разработка и исследование алгоритмов обработки изображений поверхности для оценки деформации твердых тел. Автометрия, 2005, №4 (в печати).

188. И.В. Шакиров. Некоторые вопросы прикладного вейвлет-анализа для обработки статических изображений. Дисс канд. техн. наук, Томск, 2003. 20 с.

189. Филин А. П. Прикладная механика твердого деформированного тела. М.: Наука, 1975.-Т. 1.

190. Механика разрушения и прочность материалов: Справ, пособие: В 4 т. / Под общей ред. Панасюка В. В. Киев: Наукова думка, 1988. - Т. 1.

191. Хеллан К. Введение в механику разрушения. М.: Мир, 1998 - 364 с.

192. Кибиткин В. В., Лебедева Н. А., Плешанов В. С. Выделение базовых мод разрушения при развитии усталостной трещины по смешанному типу // Физическая мезомеханика. -2004. Т.7. - №2. - С. 35-39.

193. Буймов А.Г. Корреляционно-экстремальная обработка изображений. Томск.: Изд-во Томского Университета, 1987.-134 с.

194. И.М. Дремин, О.В.Иванов, B.A. Нечитайло. Вейвлеты и их использование. Успехи физических наук, 2001, Т. 171, №5, С. 465-501.

195. JI. Левкович-Маслюк. Дайджест вейвлет-анализа в двух формулах и 22 рисунках. Компьютерра, 1998, №8. С. 31-37.

196. Н.М. Астафьева. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения. Успехи физических наук, 1996, Т. 166, №11. С. 1145-1170.

197. Daubechies I., The wavelet transform, time-frequency localization and signal analysis, IEEE Trans, on Information Theory 36 (1990), 961-1005.

198. Панин B.E., Кузнецов П.В., Дерюгин Е.Е., Панин С.В., Елсукова Т.Ф. Фрактальная размерность мезоструктуры поверхности пластически деформируемых поликристаллов. Физика металлов и металловедение, 1997, Т.84, №2. С. 189-92.

199. А.В. Панин, А.Р. Шугуров. Деградация тонкопленочных Аи проводников при пропускании электрического тока высокой плотности. Физическая мезомеханика, 2000, Т. 3, №5. С. 101-108.

200. С. Douketis, Zh. Wang, T.L. Haslett and M. Moskovits. Fractal character of cold-deposited silver films determined by low-temperature scanning tunneling microscopy. Physical Review В, V. 51, No. 16, P. 11022-11031.

201. Марпл.-мл. СЛ. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. М.: Мир, 1990.-584 с.

202. Д.Э. Даджион, P.M. Мерсеро. Цифровая обработка многомерных сигналов.

203. М.:Радио и связь, 1985. 248 с.

204. D.M.Tsai, Ch.F. Tseng. Surface roughness classification for castings. Pattern Recognition, 1999, No. 32, p. 389-405.

205. P.M. Харалик. Статистический и структурный подходы к описанию текстур. ТИИЭР, 1979, Т. 67, №5. С. 98-120.

206. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер с англ. М.: Мир, 1982. -Кн. 2-480 с.

207. R. Mvzzolini, Y.-H. Yang, R. Pierson, Texture characterization using robust statistics, Pattern Recognition, 27 (1994) 119-134.

208. Методы компьютерной обработки изображений / под. ред. В.А. Сойфера. М.: Физматлит. 2003.-784 с.

209. В.И. Сырямкин, С.В. Панин. Оптико-телевизионный метод исследования поведения и диагностики состояния нагруженных материалов и элементов конструкций. Вычислительные технологии. 2003. Т. 8 (специальный выпуск). С. 11-26.

210. А. Фор. Восприятие и распознавание образов. / пер. с фр. под ред. Г.П. Катыса. М.: Машиностронение, 1989, 272 с.

211. Боде Г., Шеннон К. Упрощенное изложение линейной минимально-квадратичной теории сглаживания и предсказания // Теория информации и ее применение. М.: Физматиз, 1959. - С.113-137.

212. Тьюки Дж. Анализ результатов наблюдений. М. : Мир, 1981. 160 с.

213. Абакумов В.Г., Крылов В.Н., Антощук С.Г. Обнаружение и распознавание признаков объектов с помощью сферической модели зрительного анализатора // Электроника и связь. 2000. - №8. - т. 2.-С. 211-212.

214. Пытьев Ю.П. Элементы теории и применения. М.: Эдиториал УРСС, 2000. 192 с.

215. Haralick, Robert M., and Linda G. Shapiro. Computer and Robot Vision, Volume I. Addison-Wesley, 1992. p. 158.

216. Боресков A.B., ШикинЕ.В. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. М., ДИАЛОГ- МИФИ - 1995.

217. Р. Дуда, П. Харт. Распознавание образов и анализ сцен. Москва, Мир, 1976.

218. Панин С.В., Сырямкин В.И., Глухих А.И. Применение спектрального анализа изображений поверхности для изучения процессов усталостного разрушения на мезомасштабном уровне. Автометрия, 2003, Т. 39, №4. С. 79-92.

219. N. Otsu, " A Threshold Selection Method from Gray-Level Histograms, " IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, vol. 9, no. 1, pp. 62-66, 1979.

220. Mapp Д. Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов, М. Радио и связь, 1987.

221. Розенфельд А. Распознавание и обработка изображений с помощью вычислительных машин. Пер. с анг. М.: Мир, 1972. 230 с.

222. J.Zh. Pan, D.B.Zhu. Applying differential interference contrast method to investigate crack tip deformation field. Proceedings of the 5th International Conference for Mesomechanics held in Tokyo, Japan, August 26-28, 2003. P. 288-292.

223. Гриняев Ю.В., Панин В.Е. Расчет напряженного состояния в упругонагруженном поликристалле // Изв. вузов. Физика. 1978. - № 12. - С. 95101.

224. Ю.В. Гриняев. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. Новосибирск: Наука, 1995. Т. 1. С. 102-112.

225. Панин В.Е., ЗуевЛ.Б., Данилов В.И. Пластическая деформация как волновой процесс //Доклады АН СССР. 1989. Т. 308, №6. С.1375-1379

226. Панин В.Е., Деревягина Л.С., Валиев Р.З. Механизм локализованной деформации субмикрокристаллической меди при растяжении // Физическая мезомеханика. 1999. - Т. 2. -№ 1-2. - С. 89-96.

227. Панин С.В., Смолин И.Ю., Балохонов P.P. и др. Мезомеханика границы раздела в материалах с поверхностным упрочнением и покрытиями // Изв. вузов. Физика. 1999. -№ 3. - С. 4-24.

228. Sizova O.W., Kolubaev A.W. EinfluB der Struktur von Borid-Schutzschichten auf Reibung und Gleitverschleifi: Tribologie-Fachtagung 1996, Reibung, Schwierung und Verschleifi, Gottingen, 1996, Vort.27/1.

229. Панин B.E., Дерюгин E.E. Саморганизация макрополос локализованного сдвига и фазовые волны переключений в поликристаллах // Физическая мезомеханика. 1999. -Т. 2. - № 1-2. - С. 77-88.

230. Коваленко B.C., Верхотуров АД., Головко Л.Ф., Подчерняева И.А. Лазерное и электро-эррозионное упрочнение материалов. М.: Наука, 1986. - 276 с.

231. Верхотуров АД. Физико-химические основы процессы электроискрового легирования металлических поверхностей. Владивосток: Дальнаука, 1992. - 180 с.

232. Алхимов А.П., Косарев В.Ф., Папырин А.Н. Газодинамическое напыление. Экспериментальное исследование процесса напыления //ПМТФ. 1998, Т. 39, №2. С. 182-188.

233. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф., Нестерович Н.И. Газодинамическое напыление. Состояние и перспективы // Труды 5 Междунар. конф. "Пленки и покрытия'98", 23-25 сент. 1998 г. С.-Петербург. С. 20-25.

234. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф. Экспериментальное исследованиедеформации и соединения микрочастиц с преградой при высокоскоростном ударе // ПМТФ, 2000, Т. 41, № 2. С. 47-52.

235. Алхгшов А.П., Гулидов А.И., Косарев В.Ф., Нестерович Н.И. Особенности деформирования микрочастиц при ударе о твердую преграду // ПМТФ. 2000, Т. 41, № 1.С. 204-209.

236. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф. Течение в сверхзвуковом сопле большого удлинения с прямоугольным сечением // Теплофизика и аэромеханика, 1999, Т. 6. №1. С. 51-58.

237. Алхимов А.П., Демчук А.Ф., Косарев В.Ф., Спесивцев В.П. Установка для напыления на внутреннюю поверхность труб // Труды 5 Междунар. конф. "Пленки и покрытия'98", 23-25 сент. 1998 г. С.-Петербург. С. 117-120.

238. Alkhimov А.P., Klinkov S.V., Kosarev V.F. Investigation of a supersonic air jet run out from rectangular nozzle // Proc. of 9th Int. Conf. on the Methods of Aerophysical Research, 1998, Part 3. P. 41^16.

239. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф. Натекание сверхзвуковой струи прямоугольного сечения на плоскую преграду // Теплофизика и аэромеханика, 2000, Т. 7, №2, С. 225-232.

240. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф. Исследование взаимодействия двухфазного потока с нагретой поверхностью // Теплофизика и аэромеханика. 1998, Т. 5. №1. С. 67-73.

241. Клименов В.А., Панин С.В., Безбородое В.П. Исследование характера деформации на мезомасштабном уровне и разрушения композиции "газотермическое покрытие основа" при растяжении // Физ. мезомех. - 1999, Т. 2, № 1-2. С. 141-156.

242. Алехин В.П. Физика прочности и пластичности поверхностных слоев материалов. М.: Наука, 1983. - 280 с.

243. Губернаторов В.В., Соколов Б.К, Гервасъева И.В., Владимиров Л.Р. О формировании полосовых структур в структурно-однородных материалах придеформации // Физ. мезомех. Т. 2. - № 1-2. - С. 157-162.

244. Коротаев А.Д., Тюменцев А.Н., Суховаров В.Ф. Дисперсное упрочнение тугоплавких металлов. Новосибирск: Наука, 1989. - 211 с.

245. Механические свойства интерметаллических соединений / Под ред. И.И. Корнилова. -М.: Гос. научно-техн. изд-во литер, по черной и цветной металлургии, 1960.-300 с.

246. Синельникова B.C., Подергин В.А., Речкин В.И. Алюминиды. Киев: Наукова думка, 1965.-242 с.

247. Попов Л.Е., Козлов Э.В., Терешко И.В. Деформационное упрочнение сплава Ni3Al// ФММ, 1968. -Т. 26. -Вып. 4 -С. 709-715.

248. Терешко И.В., Попов Л.Е. Исследования механизмов пластической деформации упорядоченного сплава №зА1 // Изв. вузов. Физика. 1969. - № 5. - С. 85-89.

249. Носова Г.И., Травина Н.Т. Влияние особенностей структуры на деформационное упрочнение монокристаллов сплавов на никелевой основе при комнатной температуре//ФММ. 1970.-Т. 30.-Вып. 1.-С. 151-156.

250. Лященко Б.А., Цигулев О.В., Курицов П.Б. Необходимо ли всегда повышать адгезионную прочность защитных покрытий // Проблемы прочности. 1987. -Т. 15.-С. 70-74.

251. Сверхбыстрая закалка жидких сплавов / Под ред. Г. Германа. М.: Металлургия, 1986. - 286 с.

252. Солоненко О.П., Смирнов А.В., Клименов В.А., Бутов В.Г., Иванов Ю.Ф. Роль границ раздела при формировании сплэтов и структуры покрытий // Физ. мезомех. -1999. Т. 2. - № 1-2. - С. 123-140.

253. Szieslo U. Eigenschaften"thermisch gespritzter Schichten // VDI Zeitschrift. -1983.-B. 125. - Nb. 2. - S. 895-902.

254. Коробов Ю.С., Полякова А.Л., Счастливцев В.М. Структура и свойствастальных покрытий, нанесенных методом активированной дуговой металлизации // Сварочное производство. 1997. -№ 1. - С. 4-6.

255. Панин В.Е., Слосман А.И., Антипина Н.А и др. Влияние внутренней структуры и состояния поверхности на развитие деформации на мезоуровне малоуглеродистой стали//Физ. мезомех.-2001.-Т. 4,-№ 1.-С. 105-110.

256. Структура и свойства однофазных боридных покрытий / А.В. Колубаев, С.Ю.Тарасов, Г.В. Тр усова, О.В.Сизова // Изв.вузов. Черн.мет. 1994. - №7. — С.49-51.

257. Применение износостойких боридных покрытий в узлах трения / А.В. Колубаев, В.И. Ковешников, С.Ю. Тарасов, Г.В. Трусова, О.В. Сизова // Изв. вузов. Черн. мет. 1991. - №4. - С.46-48.

258. Особенности структуры и триботехнические свойства боридных покрытий / А.В. Колубаев, Г.В. Трусова, С.Ю. Тарасов, О.В. Сизова // Мат. Международного симпозиума Триболог-ЮМ-Slavjantrieb-l, Рыбинск-Москва, 1993. С.86-88.

259. Структурные особенности боридных покрытий триботехнического назначения / С.Ю. Тарасов, Г.В. Трусова, А.В. Колубаев, О.В. Сизова // МиТОМ. -1995. №6. - С.35-38.

260. В.Д. Кузнецов. Физика твердого тела. Т. 2, Томск: «Красное Знамя», 1941. -769 с.

261. Панин С.В., Коваль А.В., Почивалов Ю.И. Особенности разрушения образцов малоуглеродистой стали с боридными слоями различной толщины при одноосном статическом растяжении // Физическая мезомеханика, 2002. Т.5, №4. - С.85-95.

262. Тарасов С.Ю. Структура поверхностных слоев трения и упрочнение высоконагруженных триботехнических контактов диффузионным борированием. Автореферат диссертации . кандидата технических наук. Томск, 1994, 20 с.

263. Новиков И.И., Ермишкин В.А. Микромеханизмы разрушения металлов. М.: Наука, 1991.-368 с.

264. Уманский Э.С., Афонин Н.И., Борисов Ю.С. и др. Влияние плазменного покрытия на выносливость сталей 40 и 1Х18Н10Т // Проблемы прочности. 1977. -№ 10.-С. 112-113.

265. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Неразрушающий контроль. В 5-ти кн. Кн. 2. Акустические методы контроля: практ. пособие. М.: Высшая школа, 1991.,- 283 с.

266. Клюев В.В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х кн. Кн. 1. М.: Машиностроение, 1986. - 488 с.

267. ГлаговскийБ.А., Московенко И.Б. Низкочастотные акустические методы контроля в машиностроении. JL: Машинострение, 1977. - 208 с.

268. Фролов К.В. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. М.: Машиностроение. - Колебания линейных систем. Т.1., 1999. - 504 с.

269. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. Учебное пособиедля вузов. М.: Наука, 1991.-256 с.

270. Бабаков И.М. Теория колебаний. М.: Наука, 1968. 560 с.

271. Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний. Учебное пособие для вузов. М., Высшая школа, 1972. - 416 с.

272. Бидерман ВЛ. Теория механических колебаний. Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1980.-408 с.

273. Школьник Л.М. Скорость роста трещин и живучесть металла. М.: Металлургия, 1973.-216 с.

274. Софронов Ю.Д. Заводская лаборатория, 1964, №1. с.77.

275. Румянцев С.В. Неразрушающие методы контроля сварных соединений. М.: Машиностроение, 1976.-335 с.

276. Белый А.В., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев. М.: Машиностроение, 1991. - 208 с.

277. Справочник по триботехнике / Под ред. М. Хебды, А.В. Чичинадзе: В 3-х т. Т. 1. Теоретические основы. М.: Машиностроение, 1989. - 400 с.311 .Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. М: Металлургия, 1990. -216с.

278. Быковский Ю.А., Неволин В.Н, Фоминский В.Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 240 с.

279. Ионная имплантация / Под ред. Дж.К. Хирвонена. М.: Металлургия, 1985. — 391 с.

280. Sharkeev Yu.P., Gritsenko В.P., Fortuna S.V., Perry A.J. Modification of materials and hard coating using metal ion implantation // Vacuum. 1999. - V. 52. - P. 247-254.

281. Тюменцев A.H., Kopomaee А.Д., Бугаев С.П. Закономерности структурно-фазовых превращений в металлических сплавах при высокодозной ионной имплантации // Изв. вузов. Физика. 1994. - № 5. - С. 59-72.

282. Лаврентьев В.П., Погребняк А.Д. Воздействие ионных пучков на железо истали // Металлофизика и новейшие технологии. 1996. - Т. 18. - № 11. - С. 18-40.

283. Sharkeev Yu.P., Didenko A.N., Kozlov E.V. High dislocation density structures and hardening produced by high fluency pulsed ion beam implantation // Surface coating technologies.- 1994.-V. 65.-P. 112-120.

284. Шаркеев Ю.П., Колупаева C.H., Гирсова H.B., Вихорь H.А., Фортуна С.В., Попов JI.E., Козлов Э.В. Эффект дальнодействия в металлах при ионной имплантации // Металлы. 1998. -№ 1. - С. 109-115.

285. Рыбакова JI.M., Куксенова Л.И. Структура и износостойкость металла. М.: Машиностроение, 1982. - 212 с.

286. Heilmann P., Clark W.A., Rigney D.A. Orientation deteraiination of subsurface cells generated by sliding wear // Acta Met. 1983. - V. 31. - P. 1293-1305.

287. Heilmann P., Don J., Sun T.C., Rigney D.A. Sliding wear and transfer // Wear. -1983.-V. 91.-P. 171-190.

288. Лоцко Д.В., Милъман Ю.В. Структура приповерхностного слоя механически обработанных кристаллических материалов в связи с механизмом абразивного изнашивания // Трение и износ. 1993. - Т. 14. - № 1. - С. 73-84.

289. ГорскийВ.В. Масштабный скачок и формирование аморфно-кристаллических сплавов в явлении структурной приспосабливаемости металлов при трении в активных средах // Трение и износ. 1993. - Т. 14. - № 1. - С. 34^41.

290. Вергазов А.Н., Лихачев В.А., Рыбин В.В. Исследование фрагментированной структуры, образующейся в молибдене при активной пластической деформации // ФММ. 1976.-Т. 42.-Вып. 6.-С. 1241-1246.

291. Рыбин В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.:1. Металлургия, 1986.-224 с.

292. Wei R. Low energy, high current density ion implantation of materials at elevated temperatures for tribological applications // Surface and Coatings Technology. 1996. -V. 83.-P. 218-227.

293. Белый A.B., Кукареко B.A., Лободаева О.В., Таран И.И., Шнх С.К. Ионно-лучевая обработка металлов, сплавов и керамических материалов. Минск: Изд-во ФТИ НАН Беларуси, 1998. - 218 с.

294. NastasiМ., MayerJ.W., HirvonenJ.K. Ion-solid interactions: fundamentals and applications. Cambridge: Cambridge University Press, 1996. - XXVII. - 540 p.

295. Wilbur P.J., Buchholtz B. W. Engineering tribological surfaces by ion implantation // Surface and Coatings Technology. 1996. - V. 79. -P. 1-8.

296. Белый А.В., Кукареко В.А., Лободаева О.В., Ших С.К. Фазовые и структурные превращения в материалах на основе железа, подвергнутых низкоэнергетической имплантации азотом при высоких плотностях тока // ФММ. 1995. - Т. 80. — Вып. 6. -С. 82-95.

297. Тарасов С.Ю., Колубаев А.В. Структура поверхностных слоев трения сплава 36НХТЮ // Изв. вузов. Физика. 1991. - № 8. - С. 9-12.

298. Рапопорт Л.С. Уровни пластической деформации поверхностных слоев и их связь с процессами изнашивания // Трение и износ. 1983. - Т.4. - № 1. - С. 121131.

299. Легостаева Е.В., Шаркеев Ю.П., Кукареко В.А. Сравнительное исследование частиц износа и поверхностей трения, формирующихся в процессе трения и износа неимплантированной и ионно-имплантированной стали 45 // Физ. мезомех. 2002. -Т. 5.-№ 1.-С. 59-70.

300. Батаев В.А., Батаев А.А., Тушинский Л.И., Которое С.А., Суханов Д.А. Ротационный характер пластического течения в стали с гетерофазной структурой // Вестник ТГУ. 2000. - Т. 5. - Вып. 2-3. - С. 289-291.

301. Костецкий Б.И. Структурно-энергетическая приспособляемость материаловпри трении // Трение и износ. -1985. Т. 6. - № 2. - С. 201-212.

302. Бершадский Л.И. Энтропийно-энергетический подход в проблеме самоорганизации трибосистем // Трение, износ и смазочные материалы: В 3 т. М.: Машиностроение, 1985. - Т. 2. - С. 282-287.

303. Алексеев Н.М. Новое о структурных особенностях изнашивания твердых тел // Трение и износ. 1989. - Т. 10.-№2.-С. 450-459.

304. Морозов Е.М., Зернин М.В. Контактные задачи механики разрушения. М.: Машиностроение, 1999. - 544 с.

305. Строкатов Р.Д. Динамика мезоскопической структуры и сверхпластичность аустенитных сталей сплавов // Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов. Новосибирск: Наука, 1995. - Т. 1. - С. 208-240.

306. Панин С.В., Парфенов А.В., Сырямкин В.И. Устройство для считывания изображения. Патент РФ на изобретение № 2108623. Опубл. Бюллетень изобретений №10, 10.04.98.

307. Panin V.E. Klimenov V.A., Panin. S. V. Investigation of the Fracture of Composites Matrix-Coating under Tension. Proceedings of the 15-th International Thermal Spray Conference, Nice, France, 25-29 May, 1998. PP. 867-871.

308. А. V. Koval, S.V. Panin. Mesoscale deformation and cracking of surface-hardened low carbon steel. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2000, No.34, P. 117-121.

309. Сырямкин В. И., Зуев Н.А., Чесноков А.В., Санников Д. А., Панин С.В. Мобильная оптико-телевизионная измерительная система для исследования материалов. // Приборы и техника эксперимента. 2000, №6, С. 142.

310. Panin S. V. Study of Factors Determining Mesoscale Behaviour under Loading of

311. Coated and Surface-Hardened Materials // Proceedings The 4th KORUS'2000, University of Ulsan, Republic of Korea, June 27-July 1, 2000. P. 235 -241.

312. Панин С.В. Особенности формирования мезоскопической структуры в материалах с покрытиями при различных схемах нагружения. Вопросы материаловедения, 1 (29), 2002. С. 345-359.

313. April, 2002. P. 1-12 (CD).

314. С.В. Панин, КВ. Шакирое, В.И. Сырямкин, А.А. Светлаков. Применение вейвлет—анализа изображений поверхности для изучения процессов пластической деформации и разрушения на мезомасштабном уровне. Автометрия, 2003, Т. 39, №1. С.37-53.

315. В.И. Сырямкин, С.В. Панин. Оптико-телевизионный метод исследования поведения и диагностики состояния нагруженных материалов и элементов конструкций. Вычислительные технологии. 2003. Т. 8 (специальный выпуск). С. 1126.

316. А.Ю. Быдзан, С.В. Панин. «Исследование усталостного разрушения конструкционной стали 20X13 и ее композиций с наплавленными покрытиями методом свободных колебаний». Дефектоскопия, 2003, №7. С. 35-49.

317. Панин С.В. Закономерности пластической деформации и разрушения на мезоуровне материалов с покрытиями и поверхностным упрочнением. Физическая мезомеханика. 2004. -Т. 7. Специальный выпуск, ч. 1. С. 109-112.

318. A.V. Panin, H.-G. Chun, A.R. Shugurov, S.V. Panin and N.V. Pykhtin. Numerical characterization of current-induced changes in surface morphology of thin Ag films. Acta Metallurgica Sinica (English letters) Vol. 16, No. 4, August 2003. PP. 249-255.

319. В.Е. Панин, JI.C. Деревягина, Е.Е.Дерюгин, А.В.Панин, С.В.Панин, Н.А. Антипина. Закономерности и стадии предразрушения в физической мезомеханике. Физическая мезомеханика. 2003. -Т. 6. -№6. С. 97-106.

320. В.И. Сырямкин, С.В.Панин, В.А.Куликов и др. Акусто-оптический измерительный комплекс. Физическая мезомеханика. 2002. -Т. 5. №1. - С. 106107.

321. Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2004. С. 78-92.

322. Панин C.B., Любутин П.С. Верификация метода оценки деформации твердых тел, основанного на построении полей векторов перемещений участков поверхности. Физическая мезомеханика. 2005. -Т. 8. -№2. (в печати).

323. Панина Сергея Викторовича в Российском материаловедческом центре

324. Зам. генерального директора РосМЦ д.ф.-м.и., профессор1. Гл. бухгалтер1. УТВЕРЖДАЮп t.

325. Проректор ТПУ по-научной работе д.т.н.', профессор В.А. Власовv " V ------71. АКТ ВНЕДРЕНИЯрезультатов научной работы Панина С.В. «Деформация и разрушение на мезоуровне поверхностно упрочненных материалов» в учебный процесс

326. Оптико-телевизионный комплекс высокого разрешения TOMSC на базе испытательной машины «ИМАШ-2078»

327. Программно-аппаратный комплекс записи и обработки изображений на базе растрового электронного микроскопа TESLA BS300

328. Установка для проведения испытаний на консольный циклический изгибплоских образцов

329. Установка для регистрации частот свободных колебаний образцов в условиях роста усталостных трещин