Коалесценция микропустот

Изображение микропустот, полученное с помощью СЭМ , на поверхности пластичного излома сплава 6061-T6 Al

Коалесценция микропустот ( MVC ) — это высокоэнергетический механизм микроскопического разрушения, наблюдаемый в большинстве металлических сплавов и некоторых конструкционных пластиках .

Морфология поверхности разрушения MVC при а) растяжении, б) сдвиге и в) изгибе

Процесс перелома

MVC протекает в три стадии: зарождение, рост и коалесценция микропустот. Зарождение микропустот может быть вызвано растрескиванием частиц или разрушением интерфейса между частицами осадка и матрицей. Кроме того, микропустоты часто образуются на границах зерен или включениях внутри материала. ^{[1] [2]} Микропустоты растут во время пластического течения матрицы и коалесцируют, когда соседние микропустоты соединяются вместе или материал между микропустотами испытывает сужение . Коалесценция микропустот приводит к разрушению. ^[3] Скорость роста пустот можно предсказать, предполагая континуальную пластичность, 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 трехосности напряжения), — предел текучести , — среднее напряжение , — эквивалентная пластическая деформация по Мизесу, — размер частиц, а создаваемая трехосностью напряжения: ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle \sigma _{ys}}$ ${\displaystyle \sigma _{m}}$ ${\displaystyle \epsilon _{q}}$ ${\displaystyle R_{o}}$ ${\displaystyle {\bar {R}}}$

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

Морфология поверхности излома

MVC может привести к трем различным морфологиям разрушения в зависимости от типа нагрузки при разрушении. Растягивающая нагрузка приводит к образованию равноосных ямок, которые представляют собой сферические углубления диаметром в несколько микрометров, которые сливаются перпендикулярно оси нагрузки. Сдвиговые напряжения приведут к образованию удлиненных ямок, которые представляют собой параболические углубления, которые сливаются в плоскостях максимального сдвигового напряжения. Углубления указывают обратно на источник трещины, а разрушение под воздействием сдвига приведет к образованию углублений, которые указывают в противоположных направлениях на противоположных поверхностях разрушения. Комбинированное растяжение и изгиб также приведут к образованию удлиненной морфологии углублений, но направления углублений будут в одном и том же направлении на обеих поверхностях разрушения.

Ссылки

1. Аскеланд, Дональд Р. (январь 2015 г.). Наука и инженерия материалов . Райт, Венделин Дж. (седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. С. 236–237. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC  903959750.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
2. Soboyejo, WO (2003). Механические свойства конструкционных материалов . Марсель Деккер. стр. 393–394. ISBN 0-203-91039-7. OCLC  54091550.
3. Герцберг, Ричард В. Механика деформации и разрушения конструкционных материалов, четвертое издание . John Wiley and Sons, Inc., Хобокен, Нью-Джерси: 1996.
4. Всеобъемлющая структурная целостность. Milne, I., Ritchie, RO, Karihaloo, BL (1-е изд.). Амстердам: Elsevier/Pergamon. 2003. стр. 186–192. ISBN 978-0-08-049073-1. OCLC  190802556.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )