第11講 斷裂類型及物理本質(zhì)

1、2022-7-31張貴杰張貴杰Tel-Mail： 華北理工華北理工大學(xué)金屬材料及加工工程系大學(xué)金屬材料及加工工程系金屬塑性變形理論金屬塑性變形理論第十一講第十一講2022-7-32第六章 金屬的斷裂 主要內(nèi)容Main Content 斷裂的基本類型及物理本質(zhì) 影響斷裂類型的因素 塑性加工中的各種斷裂現(xiàn)象分析 2022-7-336.1 斷裂的基本類型及物理本質(zhì) 斷裂的概念斷裂的概念 斷裂的基本類型斷裂的基本類型 脆性斷裂脆性斷裂 韌性斷裂韌性斷裂2022-7-346.1.1 斷裂的概念 金屬的斷裂是指金屬材料在變形超過其塑金屬的斷裂是指金屬材料在變形超過其塑性極限而呈現(xiàn)

2、完全分開的狀態(tài)。性極限而呈現(xiàn)完全分開的狀態(tài)。 材料受力時，原子相對位置發(fā)生了改變，材料受力時，原子相對位置發(fā)生了改變，當(dāng)局部變形量超過一定限度時，原于間結(jié)當(dāng)局部變形量超過一定限度時，原于間結(jié)合力遭受破壞，使其出現(xiàn)了裂紋，裂紋經(jīng)合力遭受破壞，使其出現(xiàn)了裂紋，裂紋經(jīng)過擴展而使金屬斷開。過擴展而使金屬斷開。2022-7-35現(xiàn)象：扁擔(dān)從彈性變形到塑性變形，再到斷裂現(xiàn)象：扁擔(dān)從彈性變形到塑性變形，再到斷裂 飛機發(fā)動機渦輪葉片從損傷到斷裂飛機發(fā)動機渦輪葉片從損傷到斷裂斷裂遠比彈塑性失穩(wěn)、磨損、腐蝕等，更具有危險性斷裂遠比彈塑性失穩(wěn)、磨損、腐蝕等，更具有危險性! 2022-7-36壓力加工制品的斷裂形式壓

3、力加工制品的斷裂形式 2022-7-372022-7-38 金屬塑性的好壞表明了它抑制斷裂能力的高低。金屬塑性的好壞表明了它抑制斷裂能力的高低。 在塑性加工生產(chǎn)中，尤其對塑性較差的材料，斷在塑性加工生產(chǎn)中，尤其對塑性較差的材料，斷裂常常是引起人們極為關(guān)注的問題。加工材料的裂常常是引起人們極為關(guān)注的問題。加工材料的表面和內(nèi)部的裂紋，以至整體性的破壞皆會使成表面和內(nèi)部的裂紋，以至整體性的破壞皆會使成品率和生產(chǎn)率大大降低。為此，有必要了解斷裂品率和生產(chǎn)率大大降低。為此，有必要了解斷裂的物理本質(zhì)及其規(guī)律，有效地防止斷裂，盡可能的物理本質(zhì)及其規(guī)律，有效地防止斷裂，盡可能地發(fā)揮金屬材料的潛在塑性。地發(fā)揮金

4、屬材料的潛在塑性。 2022-7-396.1.2 斷裂的基本類型 按服役條件分類按服役條件分類 按斷裂應(yīng)變分類按斷裂應(yīng)變分類 按斷裂面取向分類按斷裂面取向分類 按斷口形貌分類按斷口形貌分類 按斷裂路徑分類按斷裂路徑分類（1）過載斷裂）過載斷裂 （2）疲勞斷裂）疲勞斷裂 （3）蠕變斷裂）蠕變斷裂 （4）環(huán)境斷裂）環(huán)境斷裂 （1）韌性斷裂）韌性斷裂 （2）脆性斷裂）脆性斷裂 （1）正斷）正斷 （2）切斷）切斷 （1)1)沿晶斷裂沿晶斷裂 （2)2)解理斷裂解理斷裂 （3)3)微孔聚集型斷裂微孔聚集型斷裂 （4)4)準(zhǔn)解理斷裂準(zhǔn)解理斷裂 （5)5)純剪切斷裂純剪切斷裂（1）沿晶斷裂）沿晶斷裂 （2）

5、穿晶斷裂）穿晶斷裂 2022-7-310正斷與剪斷的宏觀與微觀形式正斷與剪斷的宏觀與微觀形式 2022-7-31120/32022-7-312晶間斷裂晶間斷裂a）和穿晶斷裂）和穿晶斷裂b） 2022-7-313斷裂機理斷裂機理脆性斷裂脆性斷裂 韌性斷裂韌性斷裂 1脆性斷口脆性斷口 2理論斷裂強度理論斷裂強度 3Griffith裂紋生長理論裂紋生長理論4脆性斷裂的位錯理論脆性斷裂的位錯理論1變溫引起的韌變溫引起的韌-脆轉(zhuǎn)變脆轉(zhuǎn)變 2環(huán)境引起的韌環(huán)境引起的韌-脆轉(zhuǎn)變脆轉(zhuǎn)變 3影響韌脆轉(zhuǎn)變的因素影響韌脆轉(zhuǎn)變的因素 脆性脆性-韌性轉(zhuǎn)變韌性轉(zhuǎn)變 1韌性斷口韌性斷口 2微孔成核、長大和聚合微孔成核、長大和

6、聚合 3影響韌性斷裂擴展的因素影響韌性斷裂擴展的因素 2022-7-3146.1.3 脆性斷裂 根據(jù)斷裂前金屬是否呈現(xiàn)有明顯的塑性變形，可根據(jù)斷裂前金屬是否呈現(xiàn)有明顯的塑性變形，可將斷裂分為韌性斷裂與脆性斷裂兩大類。通常以將斷裂分為韌性斷裂與脆性斷裂兩大類。通常以單向拉伸時的斷面收縮率大于單向拉伸時的斷面收縮率大于5%者為韌性斷裂，者為韌性斷裂，而小于而小于5%者為者為脆性斷裂脆性斷裂。 脆性斷裂在斷面外觀上沒有明顯的塑性變形跡象，脆性斷裂在斷面外觀上沒有明顯的塑性變形跡象，直接由彈性變形狀態(tài)過渡到斷裂，斷裂面和拉伸直接由彈性變形狀態(tài)過渡到斷裂，斷裂面和拉伸軸接近正交，斷口平齊。軸接近正交，斷

7、口平齊。 2022-7-315 在單晶體試樣中常表現(xiàn)為沿解理面的解理斷裂。在單晶體試樣中常表現(xiàn)為沿解理面的解理斷裂。 在多晶體試樣中則可能出現(xiàn)兩種情況：在多晶體試樣中則可能出現(xiàn)兩種情況： 一是裂紋沿解理面橫穿晶粒的穿晶斷裂，斷一是裂紋沿解理面橫穿晶粒的穿晶斷裂，斷口可以看到解理亮面；若晶粒較粗，則可以看到口可以看到解理亮面；若晶粒較粗，則可以看到許多強烈反光的小平面許多強烈反光的小平面(或稱刻面或稱刻面)，這些小平面，這些小平面就是解理面或晶界面，可叫做晶狀斷口。就是解理面或晶界面，可叫做晶狀斷口。 二是裂紋沿晶界的晶間斷裂，斷口呈顆粒狀。二是裂紋沿晶界的晶間斷裂，斷口呈顆粒狀。 資料：資料：

8、 所謂解理面，一般都所謂解理面，一般都是晶面指數(shù)比較低的晶面，是晶面指數(shù)比較低的晶面，如體心立方的（如體心立方的（100）面。）面。 2022-7-316解理斷裂成因：解理斷裂成因：原子間結(jié)合鍵遭原子間結(jié)合鍵遭到破壞，沿表面能最小、低指數(shù)到破壞，沿表面能最小、低指數(shù)的晶面（解理面）劈開而成。的晶面（解理面）劈開而成。 解理斷裂特點：解理斷裂特點：（1）斷口呈河流，扇形或羽毛）斷口呈河流，扇形或羽毛狀花樣，如圖示狀花樣，如圖示 螺型位錯穿過解理面，遇到第二個螺位螺型位錯穿過解理面，遇到第二個螺位錯，產(chǎn)生臺階。錯，產(chǎn)生臺階。 （2）舌狀花樣，如圖示）舌狀花樣，如圖示 解理裂紋與孿晶相遇時，便沿孿晶

9、面發(fā)解理裂紋與孿晶相遇時，便沿孿晶面發(fā)生局部二次解理，二次解理面與主解理面生局部二次解理，二次解理面與主解理面之間的連接部分斷裂，形成舌狀花樣之間的連接部分斷裂，形成舌狀花樣 2022-7-317沿晶斷裂特點：沿晶斷裂特點：在斷面上可看到在斷面上可看到晶粒輪廓線或多邊體晶粒的截面晶粒輪廓線或多邊體晶粒的截面圖，如圖示。有時仍可看到河流圖，如圖示。有時仍可看到河流或扇形花樣?；蛏刃位?。 沿晶斷裂成因：沿晶斷裂成因：晶粒邊界的結(jié)晶粒邊界的結(jié)合強度遠比晶內(nèi)要低，脆性裂合強度遠比晶內(nèi)要低，脆性裂紋就會擇優(yōu)在晶界形核，并沿紋就會擇優(yōu)在晶界形核，并沿晶界擴展。晶界擴展。晶界存在連續(xù)分布的脆性第二相晶界存

10、在連續(xù)分布的脆性第二相 微量有害雜質(zhì)元素在晶界上偏聚微量有害雜質(zhì)元素在晶界上偏聚由于環(huán)境介質(zhì)的作用損害了晶界，如氫脆、應(yīng)力腐由于環(huán)境介質(zhì)的作用損害了晶界，如氫脆、應(yīng)力腐 蝕、應(yīng)力和高溫的復(fù)合作用在晶界造成損傷。蝕、應(yīng)力和高溫的復(fù)合作用在晶界造成損傷。 2022-7-318理論斷裂強度理論斷裂強度 理論斷裂強度是指完整晶體在正應(yīng)力作用下沿其理論斷裂強度是指完整晶體在正應(yīng)力作用下沿其一晶面拉斷的強度。如圖所示，此強度就是兩相一晶面拉斷的強度。如圖所示，此強度就是兩相鄰原子面在拉應(yīng)力鄰原子面在拉應(yīng)力s s作用下克服原子間鍵合力作作用下克服原子間鍵合力作用，使原子面分開的應(yīng)力。用，使原子面分開的應(yīng)力。

11、 2022-7-319 由外力抵抗原子間結(jié)合力所做的功等于產(chǎn)生斷裂由外力抵抗原子間結(jié)合力所做的功等于產(chǎn)生斷裂新表面的表面能，可以求得理論斷裂強度為：新表面的表面能，可以求得理論斷裂強度為： 式中式中 a斷裂面間的原子間距；斷裂面間的原子間距； g g表面能；表面能； E彈性模量。彈性模量。 2022-7-320 對于鐵，可以估算理論斷裂強度對于鐵，可以估算理論斷裂強度s smE/10。這個。這個數(shù)值是很高的，實際的斷裂強度比這個值低很多，數(shù)值是很高的，實際的斷裂強度比這個值低很多，只是它的只是它的1/1001/1000。只有毫無缺陷的晶須才。只有毫無缺陷的晶須才能近似達到理論斷裂強度。這一懸殊

12、差別的存在，能近似達到理論斷裂強度。這一懸殊差別的存在，是因為材料內(nèi)部存在有各種缺陷的緣故。是因為材料內(nèi)部存在有各種缺陷的緣故。 2022-7-321Griffith裂紋生長理論裂紋生長理論 為了解釋實際斷裂強度和理論斷裂強度的差別，為了解釋實際斷裂強度和理論斷裂強度的差別，早在早在1920年就提出了這樣的設(shè)想：由于材料中已年就提出了這樣的設(shè)想：由于材料中已有現(xiàn)成裂紋存在，在裂紋尖端會引起強大的應(yīng)力有現(xiàn)成裂紋存在，在裂紋尖端會引起強大的應(yīng)力集中。在外加平均應(yīng)力小于理論斷裂強度時，裂集中。在外加平均應(yīng)力小于理論斷裂強度時，裂紋尖端已達到理論斷裂強度，因而引起裂紋的急紋尖端已達到理論斷裂強度，因而

13、引起裂紋的急劇擴展，使實際斷裂強度大為降低。由于裂紋長劇擴展，使實際斷裂強度大為降低。由于裂紋長度的不同，所引起應(yīng)力集中的程度也不同，對于度的不同，所引起應(yīng)力集中的程度也不同，對于一定尺寸的裂紋就有一個臨界應(yīng)力一定尺寸的裂紋就有一個臨界應(yīng)力s sc。當(dāng)外加應(yīng)。當(dāng)外加應(yīng)力超過力超過s sc時，裂紋才迅速擴大，導(dǎo)致斷裂。時，裂紋才迅速擴大，導(dǎo)致斷裂。2022-7-322 Griffith從能量條件導(dǎo)出了臨界應(yīng)力從能量條件導(dǎo)出了臨界應(yīng)力s sc值的大小。值的大小。此能量條件為：裂紋擴展所降低的彈性能恰好足此能量條件為：裂紋擴展所降低的彈性能恰好足以供給表面能的增加。以供給表面能的增加。由此求得裂紋擴

14、展的臨界由此求得裂紋擴展的臨界應(yīng)力為：應(yīng)力為： 此式即為此式即為Griffith公式，它表明了裂紋傳播的臨公式，它表明了裂紋傳播的臨界應(yīng)力界應(yīng)力s sc和裂紋長度和裂紋長度C的平方根成反比。的平方根成反比。 2022-7-323 Griffith公式與理論斷裂強度公式比較，可知公式與理論斷裂強度公式比較，可知 Griffith公式的物理意義在于：裂紋兩端所引起的公式的物理意義在于：裂紋兩端所引起的應(yīng)力集中，相當(dāng)將外力放大了應(yīng)力集中，相當(dāng)將外力放大了(C/a)1/2倍，使局部倍，使局部區(qū)域達到了理論斷裂強度區(qū)域達到了理論斷裂強度s sm，而導(dǎo)致斷裂。或者，而導(dǎo)致斷裂。或者說，當(dāng)裂紋兩端的應(yīng)力集中

15、程度是外力應(yīng)力的說，當(dāng)裂紋兩端的應(yīng)力集中程度是外力應(yīng)力的(C/a)1/2倍時，裂紋兩端的應(yīng)力便達到了理論斷裂倍時，裂紋兩端的應(yīng)力便達到了理論斷裂強度強度s sm ，從而導(dǎo)致斷裂。由此可見，從而導(dǎo)致斷裂。由此可見， Griffith理理論可以說明實際斷裂強度和理論斷裂強度間的差論可以說明實際斷裂強度和理論斷裂強度間的差異。異。 2022-7-324裂紋形核脆性斷裂的位錯理論裂紋形核脆性斷裂的位錯理論 金屬發(fā)生斷裂，先要形成微裂紋。這些微裂紋主金屬發(fā)生斷裂，先要形成微裂紋。這些微裂紋主要來自兩個方面：要來自兩個方面： 一是材料內(nèi)部原有的，如實際金屬材料內(nèi)部一是材料內(nèi)部原有的，如實際金屬材料內(nèi)部的氣

16、孔、夾雜、微裂紋等缺陷；的氣孔、夾雜、微裂紋等缺陷； 二是在塑性變形過程中，由于位錯的運動和二是在塑性變形過程中，由于位錯的運動和塞積等原因而使裂紋形核。塞積等原因而使裂紋形核。 隨著變形的發(fā)展導(dǎo)致裂紋不斷長大，當(dāng)裂紋長大隨著變形的發(fā)展導(dǎo)致裂紋不斷長大，當(dāng)裂紋長大到一定尺寸后，便失穩(wěn)擴展，直至最終斷裂。到一定尺寸后，便失穩(wěn)擴展，直至最終斷裂。 2022-7-325 位錯塞積理論位錯塞積理論 位錯反應(yīng)理論位錯反應(yīng)理論 位錯墻側(cè)移理論位錯墻側(cè)移理論 位錯銷毀理論位錯銷毀理論2022-7-326位錯塞積理論位錯塞積理論 位錯在運動過程中，遇到了障礙（如晶界、相界位錯在運動過程中，遇到了障礙（如晶界、

17、相界面等）而被塞積，在位錯塞積群前端就會引起應(yīng)面等）而被塞積，在位錯塞積群前端就會引起應(yīng)力集中，若外加切應(yīng)力為力集中，若外加切應(yīng)力為t t，塞積位錯個數(shù)為，塞積位錯個數(shù)為n，此處應(yīng)力集中為此處應(yīng)力集中為nt t，這就說明此處的應(yīng)力集中比，這就說明此處的應(yīng)力集中比外加切應(yīng)力大外加切應(yīng)力大n倍，塞積位錯越多，應(yīng)力集中程倍，塞積位錯越多，應(yīng)力集中程度越大。當(dāng)此應(yīng)力大于界面結(jié)合力或脆性第二相度越大。當(dāng)此應(yīng)力大于界面結(jié)合力或脆性第二相或夾雜物本身的結(jié)合力時，就會在界面或脆性相或夾雜物本身的結(jié)合力時，就會在界面或脆性相中形成裂紋核。中形成裂紋核。 2022-7-327位錯塞積引起裂口胚芽示意圖位錯塞積引起

18、裂口胚芽示意圖 2022-7-328位錯反應(yīng)理論位錯反應(yīng)理論 在相交的滑移面上，由于位錯反應(yīng)發(fā)生了同號位在相交的滑移面上，由于位錯反應(yīng)發(fā)生了同號位錯的聚合，便形成了微裂紋。在體心立方中，兩錯的聚合，便形成了微裂紋。在體心立方中，兩位錯相遇反應(yīng)的結(jié)果，可在解理面上形成不易滑位錯相遇反應(yīng)的結(jié)果，可在解理面上形成不易滑移的移的001刃型位錯，刃型位錯的合并即是體心立刃型位錯，刃型位錯的合并即是體心立方的解理面（方的解理面（001）面上形成解理裂紋。）面上形成解理裂紋。 2022-7-329位錯反應(yīng)形成裂紋示意圖位錯反應(yīng)形成裂紋示意圖 2022-7-330位錯墻側(cè)移理論位錯墻側(cè)移理論 由于刃型位錯的垂

19、直排列構(gòu)成了位錯墻。同時引由于刃型位錯的垂直排列構(gòu)成了位錯墻。同時引起了滑移面的彎折。當(dāng)在適當(dāng)?shù)耐饬ψ饔孟拢鹆嘶泼娴膹澱?。?dāng)在適當(dāng)?shù)耐饬ψ饔孟?，晶體發(fā)生滑移，就會使位錯墻發(fā)生側(cè)移，而促使裂體發(fā)生滑移，就會使位錯墻發(fā)生側(cè)移，而促使裂紋在滑移面上生成。這一理論可以說明，密排六紋在滑移面上生成。這一理論可以說明，密排六方金屬沿滑移面斷裂的原因。有人已觀察到，在方金屬沿滑移面斷裂的原因。有人已觀察到，在鋅中由于滑移面的彎折所形成的裂紋。鋅中由于滑移面的彎折所形成的裂紋。2022-7-331位錯墻側(cè)移使裂口形核位錯墻側(cè)移使裂口形核2022-7-332位錯銷毀理論位錯銷毀理論 在兩個相距為在兩個相距

20、為h的平行滑移面上，存在有異號刃的平行滑移面上，存在有異號刃型位錯。在外力作用下位錯發(fā)生相對運動，若型位錯。在外力作用下位錯發(fā)生相對運動，若h10個原子間距時，它們相互接近后，就會彼此個原子間距時，它們相互接近后，就會彼此合并而消毀。此時便在中心處形成小孔隙，隨著合并而消毀。此時便在中心處形成小孔隙，隨著滑移的進行，孔隙逐漸擴大，形成長條形空洞?；频倪M行，孔隙逐漸擴大，形成長條形空洞。當(dāng)兩排位錯數(shù)目不等時，多余位錯并入空洞，會當(dāng)兩排位錯數(shù)目不等時，多余位錯并入空洞，會引起強大的應(yīng)力集中，而形成斷裂源。引起強大的應(yīng)力集中，而形成斷裂源。2022-7-333由不同號刃型位錯群消毀而形成由不同號刃

21、型位錯群消毀而形成裂口胚芽的示意圖裂口胚芽的示意圖2022-7-3346.1.5 韌性斷裂韌性斷裂 韌性斷裂在斷裂前金屬經(jīng)受了較大的塑性韌性斷裂在斷裂前金屬經(jīng)受了較大的塑性變形，其斷口呈纖維狀，灰暗無光。變形，其斷口呈纖維狀，灰暗無光。 韌性斷裂主要是穿晶斷裂，如果晶界處有韌性斷裂主要是穿晶斷裂，如果晶界處有夾雜物或沉淀物聚集，則也會發(fā)生晶間斷夾雜物或沉淀物聚集，則也會發(fā)生晶間斷裂。裂。 2011-10-27-32022-7-335某些單晶體某些單晶體 高純金屬多晶體高純金屬多晶體 拉伸時可沿滑移面分離而導(dǎo)致剪切斷拉伸時可沿滑移面分離而導(dǎo)致剪切斷裂，如圖裂，如圖 (a)所示。這種韌斷過程和所示

22、。這種韌斷過程和空洞的形核長大無關(guān)，故在斷口上看空洞的形核長大無關(guān)，故在斷口上看不到韌窩。不到韌窩。 拉伸產(chǎn)生縮頸后，試樣中心三向應(yīng)力拉伸產(chǎn)生縮頸后，試樣中心三向應(yīng)力區(qū)空洞不能形核長大，故通過不斷縮區(qū)空洞不能形核長大，故通過不斷縮頸使試樣變得很細頸使試樣變得很細(圓柱試樣或薄板圓柱試樣或薄板試樣試樣)，最終斷裂時斷口接近一個點，最終斷裂時斷口接近一個點或一條線，如圖或一條線，如圖(b)所示。所示。 2022-7-336韌性斷口韌性斷口杯錐狀宏觀斷口杯錐狀宏觀斷口光滑圓柱拉伸試樣光滑圓柱拉伸試樣 放射區(qū)放射區(qū) 纖維區(qū)纖維區(qū) 剪切唇剪切唇 斷口呈纖維狀，斷口呈纖維狀，如圖示如圖示 材料屈服后就會出

23、現(xiàn)縮頸，由于應(yīng)力集中，導(dǎo)致空洞在夾材料屈服后就會出現(xiàn)縮頸，由于應(yīng)力集中，導(dǎo)致空洞在夾雜或第二相邊界處形核、長大和連接。在試樣中心形成很多小雜或第二相邊界處形核、長大和連接。在試樣中心形成很多小裂紋，它們擴展并互相連接就形成鋸齒狀的纖維區(qū)。中心裂紋裂紋，它們擴展并互相連接就形成鋸齒狀的纖維區(qū)。中心裂紋向四周放射狀的快速擴展就形成效射區(qū)。當(dāng)裂紋快速擴展到試向四周放射狀的快速擴展就形成效射區(qū)。當(dāng)裂紋快速擴展到試樣表面附近時，由于試樣剩余厚度很小，故變?yōu)槠矫鎽?yīng)力狀態(tài)，樣表面附近時，由于試樣剩余厚度很小，故變?yōu)槠矫鎽?yīng)力狀態(tài)，從而剩余的表面部分剪切斷裂，斷裂面沿最大剪應(yīng)力面，故和從而剩余的表面部分剪切斷裂

24、，斷裂面沿最大剪應(yīng)力面，故和拉伸軸成拉伸軸成45的剪切唇。的剪切唇。 2022-7-337韌性斷口韌性斷口韌窩斷口韌窩斷口空洞形核、長大并連接就導(dǎo)致韌斷，空洞形核、長大并連接就導(dǎo)致韌斷，在斷口上就顯示出韌窩結(jié)構(gòu)在斷口上就顯示出韌窩結(jié)構(gòu)實際材料存在夾雜、碳化物或第實際材料存在夾雜、碳化物或第二相，空洞擇優(yōu)在這些粒子處形二相，空洞擇優(yōu)在這些粒子處形核。微空洞也可在基體上形核。核。微空洞也可在基體上形核。成核粒子的大小及分布成核粒子的大小及分布應(yīng)力大小、溫度、變形速度等外界因素應(yīng)力大小、溫度、變形速度等外界因素材料的形變能力材料的形變能力韌窩的形狀、韌窩的形狀、大小和深淺的大小和深淺的影響因素影響因

25、素 一般說來，韌窩斷口是韌斷的標(biāo)志，但也有例外。一般說來，韌窩斷口是韌斷的標(biāo)志，但也有例外。例如例如A1-Fe-Mo以及含以及含SiC的的A1合金，斷裂應(yīng)變很小，合金，斷裂應(yīng)變很小，屬于脆斷，但微觀斷口由韌窩構(gòu)成。屬于脆斷，但微觀斷口由韌窩構(gòu)成。 2022-7-338微孔成核、長大和聚合微孔成核、長大和聚合 微孔成核微孔成核很脆的夾雜物很脆的夾雜物本身堅實與基體本身堅實與基體結(jié)合牢的強化相結(jié)合牢的強化相在不大的應(yīng)力作用下，夾在不大的應(yīng)力作用下，夾雜物粒子便與基體脫開，雜物粒子便與基體脫開，或本身裂開而成為微孔或本身裂開而成為微孔是位錯塞積引起的應(yīng)力集中，是位錯塞積引起的應(yīng)力集中，或在高應(yīng)變條件

26、下，第二相或在高應(yīng)變條件下，第二相與基體塑性變形不協(xié)調(diào)而萌與基體塑性變形不協(xié)調(diào)而萌生微孔的。生微孔的。第二相粒子第二相粒子2022-7-339 微孔長大微孔長大 位錯源不斷激發(fā)新的位錯源不斷激發(fā)新的位錯，新的位錯，新的位錯并入微孔，微孔就不斷長大位錯并入微孔，微孔就不斷長大 若干位錯合并成微孔若干位錯合并成微孔，圖圖 (d) 領(lǐng)先的位錯環(huán)向界面領(lǐng)先的位錯環(huán)向界面推進，圖推進，圖(c) 位錯在質(zhì)點兩邊塞積起位錯在質(zhì)點兩邊塞積起來，與質(zhì)點內(nèi)的鏡像力來，與質(zhì)點內(nèi)的鏡像力相平衡相平衡，圖圖 (b) 位錯線運動遇到第二相質(zhì)點時，在位錯線運動遇到第二相質(zhì)點時，在其周圍形成位錯環(huán)，圖其周圍形成位錯環(huán)，圖 (

27、a) 位位錯錯長長大大模模型型2022-7-340 微孔聚合微孔聚合 裂紋尖端與裂紋尖端與微孔、微孔微孔、微孔與微孔間產(chǎn)與微孔間產(chǎn)生局部滑移生局部滑移 局部變形量大，產(chǎn)生了快速剪切裂局部變形量大，產(chǎn)生了快速剪切裂開。微孔聚合速度快，消耗的能量開。微孔聚合速度快，消耗的能量也較少，所以韌性差。也較少，所以韌性差。 正常聚合正常聚合 過程過程微孔長大后出現(xiàn)微孔長大后出現(xiàn) “ “內(nèi)頸縮內(nèi)頸縮”，使承載面積減，使承載面積減少而應(yīng)力增加，起了少而應(yīng)力增加，起了“幾何軟化幾何軟化”作用。促進作用。促進變形的進一步發(fā)展，加速微孔的長大，直至聚變形的進一步發(fā)展，加速微孔的長大，直至聚合。在較大應(yīng)力下，微孔繼續(xù)長大，直至其邊合。在較大應(yīng)力下，微孔繼續(xù)長大，直至其邊緣連在一起，聚合成裂紋。緣連在一起，聚合成裂紋。 變形均勻的，速度較慢，消耗的能變形均勻的，速度較慢，消耗的能量較多，韌性較好?；w的形變強量較多，韌性較好?；w的形變強化指數(shù)越化指數(shù)越高，微孔長大直至聚合的高，微孔長大直至聚合的