材料失效分析(第二至四章-解理断裂与沿晶断裂)讲课稿.ppt
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1、材料失效分析(第二至四章-解理断裂与沿晶断裂)22、韧性断裂的断口形貌特征、韧性断裂的断口形貌特征一、宏观形貌特征一、宏观形貌特征 纤维区、剪切唇纤维区、剪切唇二、微观形貌特征二、微观形貌特征 韧窝花样(断面上覆盖着大量韧窝花样(断面上覆盖着大量微坑微坑)韧窝类型:韧窝类型:等轴韧窝等轴韧窝 抛物线韧窝抛物线韧窝 卵形韧窝卵形韧窝 等等 轴轴 韧韧 窝窝抛物线韧窝抛物线韧窝 卵卵 型型 韧韧 窝窝33、韧窝形成机理、韧窝形成机理44、影响韧窝形貌的因素、影响韧窝形貌的因素1、夹杂物或第二相粒子、夹杂物或第二相粒子 尺寸较小,且分布密集尺寸较小,且分布密集 促进韧窝成核,形成小而多的韧窝花样促进
2、韧窝成核,形成小而多的韧窝花样 尺寸较大,且分布变化不大尺寸较大,且分布变化不大促进裂纹扩展,形成较大的韧窝花样促进裂纹扩展,形成较大的韧窝花样2、基体材料的韧性、基体材料的韧性 韧性差、塑性变形能力差,韧窝尺寸较小、较浅韧性差、塑性变形能力差,韧窝尺寸较小、较浅3、试验温度、试验温度 T、有利于韧窝的成核与扩展,韧窝宽度和深度增加、有利于韧窝的成核与扩展,韧窝宽度和深度增加4、应力状态、应力状态 拉应力、切应力、撕裂应力拉应力、切应力、撕裂应力应应 力力 状状 态态第三章第三章 解理断裂解理断裂1、概述、概述2、解理断口形貌特征及形成机理、解理断口形貌特征及形成机理3、影响解理断裂的因素、影
3、响解理断裂的因素4、准解理断裂、准解理断裂11、概述、概述1、定义、定义 正应力、解理面、穿晶脆断正应力、解理面、穿晶脆断2、发生条件、发生条件 一般均在一般均在bcc、hcp金属中发生,而金属中发生,而fcc只在特殊情只在特殊情 况下才发生,如腐蚀环境、材质较差时。况下才发生,如腐蚀环境、材质较差时。22、解理断口形貌特征、解理断口形貌特征一、宏观形貌特征一、宏观形貌特征 1、放射状条纹、放射状条纹 2、人字纹、人字纹 3、小刻面(、小刻面(facet):):发亮的小晶面发亮的小晶面 解理断口上的结晶面解理断口上的结晶面 宏观上呈无规则取向宏观上呈无规则取向 强光下可见到闪闪发光的特征强光下
4、可见到闪闪发光的特征 解理断口是由许多小刻面组成的,每个小刻解理断口是由许多小刻面组成的,每个小刻 面代表一个晶粒面代表一个晶粒 小小 刻刻 面面 放射条纹放射条纹人字纹人字纹二、微观形貌特征及形成机理二、微观形貌特征及形成机理 特征:特征:扇形花样扇形花样 解理台阶(解理台阶(cleavage step)河流花样(河流花样(river pattern)舌状花样(舌状花样(tongue pattern)青鱼骨花样(青鱼骨花样(spine pattern)瓦纳线(瓦纳线(wallner line)扇形花样扇形花样河流花样河流花样舌舌 状状 花花 样样 青鱼骨花样青鱼骨花样 瓦纳线瓦纳线(二)形成
5、机理(模型)二)形成机理(模型)1、解理台阶 解理裂纹与螺位错交截形成台阶解理裂纹与螺位错交截形成台阶台阶形成过程的简化图台阶形成过程的简化图通过二次解理或撕裂相互连接形成台阶(撕裂棱)通过二次解理或撕裂相互连接形成台阶(撕裂棱)台阶的性质台阶的性质台阶在扩展过程中会发生台阶在扩展过程中会发生合并或消失(台阶高度减小)合并或消失(台阶高度减小)相同方向的台阶合并后高度增加相同方向的台阶合并后高度增加相反方向的台阶合并后高度减小或消失相反方向的台阶合并后高度减小或消失台阶高度与柏氏矢量大小、位错密度之间存在一定关系台阶高度与柏氏矢量大小、位错密度之间存在一定关系 Hb N 1/22、河流花样、河
6、流花样定义:定义:解理台阶及局部塑性变形形成的撕裂脊线所组合的解理台阶及局部塑性变形形成的撕裂脊线所组合的 条纹。其形状类似地图上的河流。条纹。其形状类似地图上的河流。形成机理:河流花样实际上就是解理台阶的一种标志形成机理:河流花样实际上就是解理台阶的一种标志。当。当 裂纹扩展时,同号台阶汇合成较大的台阶,而裂纹扩展时,同号台阶汇合成较大的台阶,而 较大的台阶又汇合成更大的台阶,其结果就形较大的台阶又汇合成更大的台阶,其结果就形 成河流花样。成河流花样。影响因素:影响因素:小角度晶界小角度晶界:倾斜晶界倾斜晶界影响不大,延伸至相邻晶粒影响不大,延伸至相邻晶粒 扭转晶界扭转晶界在亚晶界出产生新的
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