7.裂纹在第二相处成核

含有析出物、夹杂物等第 二相粒子的基体在形变时， 由于它们之间不协调或质 点本身强度较弱、较脆， 引起粒子和基体界面剥离 或粒子本身被破坏，以至 形成空洞。在粒子周边由 于位错塞积而产生应力集 中，促进空洞发展。 断裂应力σf与第二相厚度D
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结论：பைடு நூலகம்
刃型位错合并、堆积→应力
二是裂纹沿晶界的晶间断裂，断口呈颗粒状。
资料： 所谓解理面，一般都是晶面指数比较低的晶 面，如体心立方的（100）面。
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脆性断裂

根据断裂前金属是否呈现有明显的塑性变形， 可将断裂分为韧性断裂与脆性断裂两大类。 通常以单向拉伸时的断面收缩率大于 5%者为 韧性断裂，而小于5%者为脆性断裂。

脆性断裂在断面外观上没有明显的塑性变形 迹象，直接由弹性变形状态过渡到断裂，断 裂面和拉伸轴接近正交，断口平齐。
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位错塞积理论 位错反应理论 位错墙侧移理论 位错销毁理论
位错合并理论
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1.位错塞积机理

位错沿某一滑移面移动受阻，在障碍物前塞积，产 生极大的应力集中，形成裂口。 多晶体中裂纹常在晶界处形核

位错塞积引起裂口胚芽示意图
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2.位错反应机理

二位错发生反应生成不易移动的新位错，使 位错塞积，产生大的应力集中，形成裂口。
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3.位错消毁理论

在两个滑移面间距h＜10个原子层的滑移面上，有着不同号的 刃型位错，在切应力作用下，它们相遇、相消，产生孔穴，剩 余的同号位错进入穴中，造成严重的应力集中，形成裂口
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4.位错墙侧移机理

刃型位错形成位错墙，同时引起滑移面弯折。在适当 外力下，位错墙发生侧移，促使滑移面上生成裂口。
飞机发动机涡轮叶片从损伤到断裂
断裂远比弹塑性失稳、磨损、腐蚀等，更具有危险性!
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二、断裂的基本类型


按服役条件分类
按断裂应变分类
（1）韧性断裂 （2）脆性断裂 （1）正断 （2）切断
（1）过载断裂 （2）疲劳断裂 （3）蠕变断裂 （4）环境断裂


按断裂面取向分类
按断裂路径分类
（1）沿晶断裂 （2）穿晶断裂
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三、裂纹形核的位错理论

金属发生脆性断裂，先要形成微裂纹。这些微
裂纹主要来自两个方面：
一是材料内部原有的，如实际金属材料内部的 气孔、夹杂、微裂纹等缺陷； 二是在塑性变形过程中，由于位错的运动和塞 积等原因而使裂纹形核。

随着变形的发展导致裂纹不断长大，当裂纹长
大到一定尺寸后，便失稳扩展，直至最终断裂。
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5.位错合并机理

当位错塞积到足够数量时，塞积群顶端的两个位错靠 近，当近到一个原子间距时，合并一个大位错，好象 解理面间插入了两个原子面厚的楔，后面位错为使应 力松驰相继进入解理面间，增大楔厚，直至形成裂口
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6.裂纹在滑移带相交处成核
滑移带相交处形成不完整的位错墙，其应力集中促进成核
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集中→断裂源→达到σc条件 →裂口扩展→脆断
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四、裂纹的位错模拟

不同类型的裂纹用不同性质的位错模拟 Ⅰ型（张开型）Ⅱ型（滑开型）Ⅲ型（撕开型） Ⅰ型裂纹的扩展（刃位错的攀移）


Ⅱ型裂纹的扩展（刃位错的滑移）
Ⅲ型裂纹的扩展（螺位错的滑移）
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裂纹的三种受力型式用位错的三种塞积
情形来模拟
三种裂纹位错
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裂纹的扩展看作位错群偶整体的向前运动，
利用已知的位错弹性性质找出裂纹扩展的重
要判据（应力强度因子K）


KI≥KIC裂纹失稳扩展
KI：表征裂纹尖端区域应力集中的程度

KIC：反映材料抵抗裂纹扩展的能力
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穿晶断裂 ——断裂时裂纹发展穿过晶粒内部(韧断) 晶间断裂 ——断裂时裂纹发展沿着晶界 (脆断)
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在单晶体试样中常表现为沿解理面的解理断 裂。 在多晶体试样中则可能出现两种情况：

一是裂纹沿解理面横穿晶粒的穿晶断裂，断 口可以看到解理亮面；若晶粒较粗，则可以 看到许多强烈反光的小平面 ( 或称刻面 ) ，这 些小平面就是解理面或晶界面，可叫做晶状 断口。
断 裂
断裂的概念 断裂的基本类型
裂纹生核的位错理论
裂纹扩展的位错模拟
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一、断裂的概念

金属材料在变形超过其塑性极限而呈现完全 分开的状态。 材料受力时，原子相对位置发生了改变，当 局部变形量超过一定限度时，原于间结合力 遭受破坏，使其出现了裂纹，裂纹经过扩展 而使金属断开。

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现象：扁担从弹性变形到塑性变形，再到断裂