Коалесценция микропустот

СЭМ- изображение слияния микропустот на поверхности пластичного излома 6061-T6 Al

Коалесценция микропустот ( MVC ) - это механизм микроскопического разрушения при высоких энергиях , наблюдаемый в большинстве металлических сплавов и некоторых конструкционных пластмассах .

Морфология поверхности излома MVC для а) растяжения, б) сдвига и в) отказов при изгибе

Процесс перелома [ править ]

MVC проходит в три стадии: зарождение, рост и слияние микропустот. Зарождение микропустот может быть вызвано растрескиванием частиц или повреждением поверхности раздела между частицами осадка и матрицей. Кроме того, микропустоты часто образуются на границах зерен или вкраплениях внутри материала. ^[1]^[2] Микропустоты растут во время пластического течения матрицы, и микропустоты сливаются, когда соседние микрополости соединяются вместе или материал между микропустотами испытывает сужение . Слияние микропустот приводит к разрушению. ^[3] Скорость роста пустот можно предсказать, предполагая пластичность континуума, используя модель Райса-Трейси: ^[2]^[4]

${\ displaystyle \ ln \ left ({\ frac {\ bar {R}} {R_ {0}}} \ right) = \ int \ limits _ {0} ^ {\ epsilon _ {q}} A \ left ( {\ frac {3 \ sigma _ {m}} {2 \ sigma _ {ys}} \ right) d \ epsilon _ {v} ^ {p}}$

где - константа, обычно равная 0,283 (но зависящая от трехосного напряжения), - предел текучести , - среднее напряжение , - эквивалентная пластическая деформация по фон Мизесу, - размер частиц, создаваемый трехосным напряжением: ${\ displaystyle A}$ ${\ displaystyle \ sigma _ {ys}}$ ${\ displaystyle \ sigma _ {m}}$ ${\ displaystyle \ epsilon _ {q}}$ ${\ displaystyle R_ {o}}$ ${\ displaystyle {\ bar {R}}}$

${\ displaystyle {\ bar {R}} = {\ frac {R_ {1} + R_ {2} + R_ {3}} {3}}}$

Морфология поверхности трещин [ править ]

MVC может привести к трем различным морфологиям трещин в зависимости от типа нагрузки при разрушении. Растягивающая нагрузка приводит к образованию равноосных лунок, которые представляют собой сферические углубления диаметром несколько микрометров, которые сливаются перпендикулярно оси нагружения. Напряжения сдвига приводят к удлинению ямок, которые представляют собой параболические углубления, которые сливаются в плоскостях максимального напряжения сдвига. Впадины указывают на происхождение трещины, и разрушение, вызванное сдвигом, приведет к образованию углублений, направленных в противоположных направлениях на противоположных поверхностях излома. Комбинированное растяжение и изгиб также приведет к морфологии удлиненной лунки, но направления углублений будут в одном направлении на обеих поверхностях излома.

Ссылки [ править ]

^ Askeland, Donald R. (январь 2015). Материаловедение и инженерия материалов . Райт, Венделин Дж. (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. С. 236–237. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750 .
^ ^a ^b Soboyejo, WO (2003). Механические свойства конструкционных материалов . Марсель Деккер. С. 393–394. ISBN 0-203-91039-7. OCLC 54091550 .
^ Герцберг, Ричард В. Механика деформации и разрушения технических материалов, четвертое издание . Джон Уайли и сыновья, Inc., Хобокен, Нью-Джерси: 1996.
^ Всесторонняя структурная целостность . Милн, И., Ричи, РО, Карихалоо, Б.Л. (1-е изд.). Амстердам: Эльзевир / Пергамон. 2003. С. 186–192. ISBN 978-0-08-049073-1. OCLC 190802556 .CS1 maint: другие ( ссылка )

[1] Askeland, Donald R. (январь 2015). Материаловедение и инженерия материалов . Райт, Венделин Дж. (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. С. 236–237. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750 .

[:0-2] Soboyejo, WO (2003). Механические свойства конструкционных материалов . Марсель Деккер. С. 393–394. ISBN 0-203-91039-7. OCLC 54091550 .

[3] Герцберг, Ричард В. Механика деформации и разрушения технических материалов, четвертое издание . Джон Уайли и сыновья, Inc., Хобокен, Нью-Джерси: 1996.

[4] Всесторонняя структурная целостность . Милн, И., Ричи, РО, Карихалоо, Б.Л. (1-е изд.). Амстердам: Эльзевир / Пергамон. 2003. С. 186–192. ISBN 978-0-08-049073-1. OCLC 190802556 .CS1 maint: другие ( ссылка )

[1]