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技術(shù)文章

金屬材料的斷裂過程表現(xiàn)

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金屬材料的斷裂過程表現(xiàn)多種多樣,主要包括韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂等幾種常見形式。

韌性斷裂

韌性斷裂又稱延性或塑性斷裂,其特征是斷裂前發(fā)生明顯的宏觀塑性變形,斷裂過程中吸收較多能量。例如,中、低強(qiáng)度鋼的光滑圓柱試樣在室溫下的靜拉伸斷口是典型的韌性斷裂,宏觀斷口呈杯錐形,由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個(gè)區(qū)域組成。在微觀層面,斷口上布滿了大量的韌窩,這些韌窩形狀各異,大小、深度和分布密度與材料的塑性變形程度以及受力狀態(tài)密切相關(guān)。

脆性斷裂

脆性斷裂是指材料在破裂時(shí)沒有明顯宏觀塑性變形,器壁平均應(yīng)力遠(yuǎn)未達(dá)到材料的強(qiáng)度極限。脆性斷裂通常在較低溫度下發(fā)生,且材料韌性較差。宏觀上,斷口附近無頸縮,斷口平齊且有金屬光澤。微觀上,斷口呈現(xiàn)出晶粒狀外觀,布滿反光的小平面,稱為解理小刻面。

疲勞斷裂

疲勞斷裂是材料在交變負(fù)荷作用下逐漸產(chǎn)生的斷裂。疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)是一個(gè)明亮的磨光區(qū),越接近疲勞起源點(diǎn)越光滑。當(dāng)疲勞裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸時(shí),構(gòu)件瞬時(shí)斷裂,該區(qū)域斷口形貌多呈現(xiàn)脆性斷裂特征。

準(zhǔn)解理斷裂

準(zhǔn)解理斷裂介于韌性和脆性斷裂之間,其斷口形貌既有韌窩特征,又有解理特征。

凱爾測控試驗(yàn)機(jī)在金屬材料斷裂研究中發(fā)揮著重要作用。例如,其生產(chǎn)的材料微觀力學(xué)原位測試儀,可進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剪切、蠕變、松弛等測試。

該設(shè)備的微型化設(shè)計(jì)適合在空間有限的環(huán)境下使用,如與掃描電子顯微鏡(SEM)等設(shè)備配合,可實(shí)時(shí)觀察金屬材料在斷裂過程中的微觀形貌變化。通過這種設(shè)備,研究人員可以更精準(zhǔn)地了解金屬材料在不同載荷條件下的斷裂機(jī)制,為材料的改進(jìn)和應(yīng)用提供有力支持。


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