Слияние микропустот

СЭМ -изображение слияния микропустот на поверхности пластичного излома алюминия 6061-T6.

Слияние микропустот ( MVC ) представляет собой высокоэнергетический микроскопический механизм разрушения , наблюдаемый в большинстве металлических сплавов и некоторых технических пластмассах .

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

Процесс разрушения

MVC протекает в три стадии: зарождение, рост и слияние микропор. Зарождение микропустот может быть вызвано растрескиванием частиц или нарушением межфазной границы между частицами осадка и матрицей. Кроме того, микропустоты часто образуются на границах зерен или включениях внутри материала. ^{[1] [2]} Микропоры растут во время пластического течения матрицы, а микропоры сливаются, когда соседние микропоры соединяются вместе или материал между микропорами подвергается сужению . Слияние микропор 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 трехосности напряжения), – предел текучести , – среднее напряжение , – эквивалентная пластическая деформация Фон Мизеса, – размер частиц, и создается 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. Напряжения сдвига приводят к появлению удлиненных ямок, которые представляют собой параболические впадины, которые сливаются в плоскостях максимального напряжения сдвига. Впадины указывают на источник трещины, а разрушение под воздействием сдвига приведет к образованию впадин, которые направлены в противоположные стороны на противоположных поверхностях излома. Сочетание растяжения и изгиба также приведет к появлению удлиненной морфологии ямочки, но направления впадин будут одинаковыми на обеих поверхностях излома.

Рекомендации

1. Аскеланд, Дональд Р. (январь 2015 г.). Наука и инженерия материалов . Райт, Венделин Дж. (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. стр. 236–237. ISBN 978-1-305-07676-1. ОСЛК  903959750.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
2. Собоеджо, Вирджиния (2003). Механические свойства конструкционных материалов . Марсель Деккер. стр. 393–394. ISBN 0-203-91039-7. ОСЛК  54091550.
3. Герцберг, Ричард В. Механика деформации и разрушения инженерных материалов, четвертое издание . John Wiley and Sons, Inc, Хобокен, Нью-Джерси: 1996.
4. Комплексная структурная целостность. Милн, И., Ричи, Р.О., Карихалу, Б.Л. (1-е изд.). Амстердам: Эльзевир/Пергамон. 2003. стр. 186–192. ISBN 978-0-08-049073-1. ОСЛК  190802556.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )