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解理弹簧裂纹的产生

解理弹簧裂纹的产生
  解理弹簧裂纹的产生
  
  解理弹簧裂纹萌生的理论基础是位错和孪生变形。材料塑性变形受阻时在强烈变形区域产生应力集中,通过萌生微弹簧裂纹释放应力。微弹簧裂纹逐渐长大,弹簧裂纹长度达到格里菲斯临界长度时发生弹簧裂纹扩展导致材料断裂。
  
  有以下几种弹簧裂纹萌生机制。
  
  1、位错塞积机制
  
  滑移面上的位错运动受到晶界、孪晶界、第二相或夹杂物等障碍物阻挡时,位错将在障碍物前塞积乙当若干个塞积位错在障碍物前产生的应力达到材料的理论断裂强度б时,在滑移面下方最大张应力平面上出现微弹簧裂纹,见图4-31 。
  
  2、位错反应机制
  
  为了解释体心立方金属。α-Fe沿( 001)面发生解理断裂的原因,柯垂尔提出了位错反应机制。
  
  体心立方晶体中滑移面是(110),滑移方向是(111)。如果沿两个正交的滑移面(101)和(1O1)上各有布氏矢量为a/2(111)和a/2(111)的平行位错列在交又线上相遇,既可形成一个新位错a(001) 。这个新位错是不动位错。新位错对随后滑来的a/2(111)和a/2(111)两列位错起着障碍作用造成它们塞积。由于塞积不断增加,产生应力集中导致沿晶体(001)面解理开裂,形成弹簧裂纹,见图4-32。
  
  3、滑移解理机制
  
  图4-33表示由位错排列构成的小角度晶界,在外加切应力作用厂这个晶界有穿晶运动的倾向。如果这个晶界的一部分,例如下面的部分被障碍物(如沉淀物、夹杂物、位错网等)所阻碍,它就有被切成两段的可能,于是在分开晶界的未端就会产生较大的拉应力,从而导致开裂。弹簧裂纹所在平面一解理面就是晶体的滑移面。
  
  在滑移面与解理面重合的密排六方晶体中已观察到此种类型的弹簧裂纹。
  
  4、其它作用机制
  
  1)孪生作用机制:体心立方晶体低温形变时后生孪晶与先生孪晶相碰撞,产生应力集中出现微弹簧裂纹。
  
  2)位错交叉滑移:滑移带相交形成不完整的位错墙,产生应力集中引起弹簧裂纹。
  
  3)刃型位错合并:几个同号刃型位错,在外力作用下合并引起弹簧裂纹成核。

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