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断裂

断裂

断裂(fracture) 材料或构件力学性能基本表征。根据断裂前发生的塑性变形大小,可把材料的断裂分为脆性断裂和延性断裂两大类。随材料和条件的不同,循环载荷作用下的疲劳断裂、高温下的蠕变断裂以及环境作用下的应力腐蚀断裂,均可表现为脆性断裂和延性断裂。

基本介绍

中文:断裂外文名:fracture英语:fracture分类:脆性断裂和延性断裂

脆性断裂

脆性断裂:没有或仅伴随着微量塑性变形的断裂。玻璃的断裂不发生任何塑形变形,是典型的脆性断裂;而金属的断裂总伴随着塑性变形,故金属的脆性断裂只是相对而言。根据裂纹扩展路径,脆性断裂又可以分为解理断裂和晶间断裂。

解理断裂

一种典型的穿晶脆性断裂。一定晶系的金属一般都有一组在正应力作用下容易开裂的晶面,称为解理面。一个晶体如果沿着解理面发生开裂,则称为解理断裂。

晶间断裂

断裂路径沿着不同位向的晶粒间界出现的断裂。晶间断裂可以脆性的也可以是延性的,分别称为晶间脆性断裂和晶间延性断裂。

延性断裂

伴随有较大塑性变形的断裂。典型的延性断裂是穿晶的,通常有剪下断裂和法向(或正向)断裂两种。单轴拉伸载荷作用下沿着拉伸轴约45°的面滑开的断裂称剪下断裂。单晶情况下滑开面通常是滑移面。当剪下在一组平行滑移面上出现时,则形成倾斜型剪下断裂。剪下若沿两个方向发生,则形成凿尖型剪下断裂。厚板或圆柱试样在单向拉伸时,剪下断裂从颈缩区中心开始,并向外扩展。巨观断裂路径垂直于拉伸轴,微观断口呈锯齿状,因其裂纹扩展时是通过与拉伸轴成30°-45°的交替面上剪下而实现的,故这种断裂方式一般称为法向(正向)断裂。它的最终断裂是通过与拉伸轴成45°平面上的剪下断裂。延性断裂是空洞在第二颗粒上形成、长大和汇合的过程。延性断裂的断口呈韧窝或塑孔状。
非晶合金的断裂在巨观上表现为脆性,在微观上表现为延性断裂。
在恆定或不断增加的载荷条件下,固体材料发生断裂的机制概括有四种:(1)解理断裂机制:拉伸应力使原子间发生断裂。(2)塑形孔洞长大断裂机制:孔洞长大和粗化,或通过塑性流动发生完全颈缩。(3)蠕变断裂机制:通过原子或空隙沿应力方向扩散使空穴长大、粗化。(4)应力腐蚀开裂机制:应变速率参与的发生在裂纹尖端局部的化学侵蚀。

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