斷裂機(jī)制簡(jiǎn)介

實(shí)際構(gòu)件的失效有可能是上述基本機(jī)制的組合，例如在腐蝕性介質(zhì)中金屬有可能形成應(yīng)力腐蝕裂紋，又承受交變載荷，則將發(fā)生腐蝕疲勞斷裂。均勻腐蝕使構(gòu)件減薄，可構(gòu)成腐蝕失效，但最終強(qiáng)度不足而發(fā)生斷裂時(shí)仍可能是微孔聚合型的斷裂機(jī)制。由于金屬一般是多晶體，斷裂過程的發(fā)展途徑有穿晶斷裂和沿晶斷裂兩種。前三種機(jī)制的斷裂一般是穿晶發(fā)展的，蠕變斷裂一般是沿晶界發(fā)生的D應(yīng)力腐蝕既有穿晶也有沿晶發(fā)展的，或是混合型的。

脆性斷裂：沒有或僅伴隨著微量塑性變形的斷裂。玻璃的斷裂不發(fā)生任何塑形變形，是典型的脆性斷裂；而金屬的斷裂總伴隨著塑性變形，故金屬的脆性斷裂只是相對(duì)而言。根據(jù)裂紋擴(kuò)展的路徑，脆性斷裂又可以分為解理斷裂和晶間斷裂。

斷裂解理斷裂

一種典型的穿晶脆性斷裂。一定晶系的金屬一般都有一組在正應(yīng)力作用下容易開裂的晶面，稱為解理面。一個(gè)晶體如果沿著解理面發(fā)生開裂，則稱為解理斷裂。

斷裂晶間斷裂

斷裂路徑沿著不同位向的晶粒間界出現(xiàn)的斷裂。晶間斷裂可以脆性的也可以是延性的，分別稱為晶間脆性斷裂和晶間延性斷裂。

伴隨有較大塑性變形的斷裂。典型的延性斷裂是穿晶的，通常有剪切斷裂和法向（或正向）斷裂兩種。單軸拉伸載荷作用下沿著拉伸軸約45°的面滑開的斷裂稱剪切斷裂。單晶情況下滑開面通常是滑移面。當(dāng)剪切在一組平行滑移面上出現(xiàn)時(shí)，則形成傾斜型剪切斷裂。剪切若沿兩個(gè)方向發(fā)生，則形成鑿尖型剪切斷裂。厚板或圓柱試樣在單向拉伸時(shí)，剪切斷裂從頸縮區(qū)中心開始，并向外擴(kuò)展。宏觀斷裂路徑垂直于拉伸軸，微觀斷口呈鋸齒狀，因其裂紋擴(kuò)展時(shí)是通過與拉伸軸成30°-45°的交替面上剪切而實(shí)現(xiàn)的，故這種斷裂方式一般稱為法向（正向）斷裂。它的最終斷裂是通過與拉伸軸成45°平面上的剪切斷裂。延性斷裂是空洞在第二相顆粒上形成、長大和匯合的過程。延性斷裂的斷口呈韌窩或塑孔狀。

非晶合金的斷裂在宏觀上表現(xiàn)為脆性，在微觀上表現(xiàn)為延性斷裂。

在恒定或不斷增加的載荷條件下，固體材料發(fā)生斷裂的機(jī)制概括有四種：（1）解理斷裂機(jī)制：拉伸應(yīng)力使原子間發(fā)生斷裂。（2）塑形孔洞長大斷裂機(jī)制：孔洞長大和粗化，或通過塑性流動(dòng)發(fā)生完全頸縮。（3）蠕變斷裂機(jī)制：通過原子或空隙沿應(yīng)力方向擴(kuò)散使空穴長大、粗化。（4）應(yīng)力腐蝕開裂機(jī)制：應(yīng)變速率參與的發(fā)生在裂紋尖端局部的化學(xué)侵蝕。

微孔聚合型斷裂過程是在外力作用下，在夾雜物、第二相粒子與基體的界面處，或在晶界、相界、大量位錯(cuò)塞積處形成微裂紋，因相鄰微裂紋的聚合產(chǎn)生可見微孔洞，以后孔洞長大、增殖，最后連接形成斷裂。用電鏡觀察到的斷口被稱為韌窩的微孔覆蓋著，又稱韌窩斷裂。韌窩是微孔的一半。韌窩有等軸型、切變型和撕裂型3種，其形狀受力狀態(tài)制約，參考韌窩形狀可估計(jì)造成斷裂時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)類型。(楊覺先)穿晶斷裂(transgranular fracture)裂紋穿過金屬多晶體材料晶粒內(nèi)部的一種斷裂。穿晶斷裂一般是韌性斷裂，材料斷裂前已經(jīng)承受過大量的塑性變形；但也有可能是脆性斷裂。其斷裂機(jī)制包括剪切、解理和準(zhǔn)解理斷裂(見解理斷裂) 。