大块Fe-3%Si单晶体裂纹尖端无位错区的观察

利用蚀坑技术和扫描电镜动态观察方法研究了大块 Fe-3%Si 单晶体裂纹尖端的形变行为。证实了裂纹尖端与塑性区之间存在无位错区(DFZ),且无位错区尺寸随变形量的增加而增加。     

Fe—3%Si 单晶体裂纹尖端位错行为及氢效应的 TEM 动态观察~*

在透射电镜中对 Fe-3%Si 单晶体薄膜进行拉伸试验,观察了在受力状态下裂纹尖端的位错行为及固溶氢的影响。结果表明,在受力时裂尖会自动发射位错。位错一旦从裂尖发射,便很快离开裂纹尖端以反塞积群形式存在于塑性区中。在裂纹尖端与塑性区之间存在一无位错区(DFZ)。裂纹扩展包括裂尖发射位错的塑性过程以及 DFZ 解理的脆性过程。固溶的氢改变了裂纹尖端的位错分布,促进了位错从裂尖发射,致使 DFZ 的长度减小甚至消失。     

A537钢在盐水中疲劳裂纹尖端塑性区尺寸减小与声发射

研究了Ａ５３７低强度结构钢在空气和３．５％ＮａＣｌ中性水溶液中疲劳裂纹扩展及其相应的声发射规律。结果表明腐蚀疲劳裂纹扩展过程中声发射活动下降。由于裂纹尖端塑性区内的位错运动是疲劳与腐蚀疲劳裂纹扩展的主要声发射源，所以认为声发射活动性下降是氢使尖塑性尺寸减小所致。用激光散斑干涉法裂纹尖端应变分布，证明氢的存在使裂尖塑性区尺寸减小，氢的存在同提高裂尖局部材料的流变应力。     

金属中裂纹尖端的无位错区(DFE)

本文对材料断裂研究中的裂纹尖端形变行为,特别是裂纹尖端无位错区的研究作了简要评述。其中包括:一些薄膜金属,如 Al,Cu,Nb,Fe,W 和 Mo 等,裂纹尖端在变形时的位错发射和无位错区存在的实验事实;裂纹尖端位错的屏蔽与反屏蔽概念的引进;材料断裂研究中无位错区模型的引进和描述;延-脆断裂转变的判据。     

低合金高强度钢的微观组织和疲劳裂纹扩展行为

用透射电镜观察了３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢等温的微观组织，疲劳裂纹扩展行为、裂纹尖端塑性区和位错结构，结果表明，等温状态组织由马氏体和贝氏体组成。在一个奥氏体晶粒内一般存在四个板条领域、裂纹尖端的塑性区内存在主位错带，疲劳断裂的基本组织单元为板条晶或板条束。裂纹遇到板条束界时方向发生较大偏斜。     

大块Al单晶体Ⅰ型裂纹尖端无位错区的观察

裂纹尖端区域的结构在裂纹扩展中起着非常重要的作用,但至今对它知之不多。Hahn~([1])曾把裂纹尖端区域分成四个部分,Thomson~([2])也曾把它分成三个部分,都指出裂纹尖端可能存在一高弹性区,而在大家熟知的Bcs理论中,裂纹尖端区域仅是一位错反塞积群构成的塑性区~([3])。     

Ni基高温合金单晶裂尖位错行为的动态研究——Ⅰ.DFZ 的形成及微裂纹的扩展

用透射电镜原位观察方法对 Ni 基高温合金单晶裂纹尖端位错行为进行了研究。发现在裂纹扩展的同时伴随着位错的发射,并在裂纹尖端形成无位错区(DFZ)。γ/γ′界面的存在阻碍位错的运动,并使DFZ 变短。     

II型III型动态裂纹尖端断裂过程区近似评估方法

动态裂纹尖端断裂过程区轮廓的确定问题仍然是一个没有得到完全解决的问题。基于弹性动力学的理论和复应力函数方法,提出一种伪应力函数方法,用于近似评估动态裂纹尖端应力场。通过与已知应力场计算结果对比,验证了伪应力函数的正确性。利用此近似方法通过Von Mises强度准则和Tresca强度准则,分别确定了不同强度准则条件下、不同裂纹扩展速度下断裂过程区的轮廓。计算结果表明:II型和III型动态裂纹尖端断裂过程区关于裂纹面对称分布,随着裂纹扩展速度增大而增大。当裂纹传播速度接近瑞利波速时,断裂过程区变化加剧。利用Tresca强度准则计算得到的动态裂纹尖端断裂过程区面积比利用Von Mises强度准则计算得到的断裂过程区的面积大。     

大块Al单晶裂尖前方无位错区的研究

加载后在大块 Al 单晶试样的Ⅰ型预制裂纹尖端出现无位错区。分析表明,此无位错区有三维结构特点,这一结论可用 Pseudo Kosel 照像法直接证实。提出一新的无位错区形成机制,并加以讨论。     

AN IN SITU STUDY ON DISLOCATION BEHAVIOUR OF THE CRACK TIP IN A SINGLE CRYSTAL Ni-BASE SUPERALLOY——Ⅰ.The Formation of DFZ and the Extention of Micro Crack

用透射电镜原位观察方法对Ni 基高温合金单晶裂纹尖端位错行为进行了研究。发现在裂纹扩展的同时伴随着位错的发射,并在裂纹尖端形成无位错区(DFZ)。γ/γ′界面的存在阻碍位错的运动,并使DFZ 变短。     

X80管线钢焊接接头微观断裂行为的TEM原位观察

为了从微纳米尺度研究管线钢的断裂方式,通过透射电镜原位拉伸方法,从焊缝区和热影响区直接取样,直观测试了X80管线钢在晶粒尺度范围的裂纹生长、扩展等断裂过程和机理.研究表明:在原位拉伸过程中,晶内发射的螺型位错与刃型位错速率之比约为4∶1;晶界裂纹为不连续扩展,而裂纹在晶内沿其DFZ的方向萌生扩展,其扩展是连续的.在加载过程中,裂纹会越过晶界扩展,当裂纹越过大角度晶界时,裂纹扩展方向改变约为30°,扩展方式也会有所变化;当裂纹越过小角度晶界时,裂纹扩展方向不变,扩展方式也不变.     

断裂故障研究中裂尖塑性区的影响及处理原则

通过对K判据的适用区与裂纹尖端塑性区的比较,在塑性区一定要小于K判据适用区的条件下,给出了K判据的适用边界线和判断脆性断裂的判断式;确定了K判据在结构静强度计算中塑性修正的基本原则,在此基础上讨论得出了塑性区尺寸小于裂纹长度,裂纹扩展寿命的估算方法仍适用,塑性对裂纹扩展寿命估算影响不大,而选用不同的经验公式估算裂纹扩展寿命所出现的误差却很大的结论.     

Ⅱ型Ⅲ型动态裂纹尖端断裂过程区近似评估方法

动态裂纹尖端断裂过程区轮廓的确定问题仍然是一个没有得到完全解决的问题。基于弹性动力学的理论和复应力函数方法,提出一种伪应力函数方法,用于近似评估动态裂纹尖端应力场。通过与已知应力场计算结果对比,验证了伪应力函数的正确性。利用此近似方法通过Von Mises强度准则和Tresca强度准则,分别确定了不同强度准则条件下、不同裂纹扩展速度下断裂过程区的轮廓。计算结果表明:II型和III型动态裂纹尖端断裂过程区关于裂纹面对称分布,随着裂纹扩展速度增大而增大。当裂纹传播速度接近瑞利波速时,断裂过程区变化加剧。利用Tresca强度准则计算得到的动态裂纹尖端断裂过程区面积比利用Von Mises强度准则计算得到的断裂过程区的面积大。     

混凝土结构Ⅰ型裂纹裂尖塑性区研究

应用双剪统一强度理论,研究了Ⅰ型裂纹的塑性变形问题。给出了包含反映材料拉压性能差异的参数拉压比及反映中间主应力效应的参数b的Ⅰ型裂纹裂尖塑性区形状和大小的统一解。已有的Tresca准则、Mises准则和Mohr-Coulomb准则解均是本文的特例或线性逼近。针对混凝土结构,画出了不同参数b情况下的裂尖塑性区半径变化图。得出了材料拉压比对Ⅰ型裂纹裂尖塑性区影响很大。b对Ⅰ型裂纹裂尖塑性区影响随拉压比的不同而不同,拉压比较大时,b对塑性区影响大,拉压比较小时,b对塑性区影响小的结论。该统一解可以适应于各种不同材料,能充分发挥材料潜力,具有普遍性和广泛的适应性,有一定的工程应用价值。结论对于研究各种材料的断裂问题有参考作用。     

混凝土结构I型裂纹裂尖塑性区研究

应用双剪统一强度理论,研究了I型裂纹的塑性变形问题。给出了包含反映材料拉压性能差异的参数拉压比及反映中间主应力效应的参数b的I型裂纹裂尖塑性区形状和大小的统一解。已有的Tresca准则、Mises准则和Mohr-Coulomb准则解均是本文的特例或线性逼近。针对混凝土结构,画出了不同参数b情况下的裂尖塑性区半径变化图。得出了材料拉压比对I型裂纹裂尖塑性区影响很大。b对I型裂纹裂尖塑性区影响随拉压比的不同而不同,拉压比较大时,b对塑性区影响大,拉压比较小时,b对塑性区影响小的结论。该统一解可以适应于各种不同材料,能充分发挥材料潜力,具有普遍性和广泛的适应性,有一定的工程应用价值。结论对于研究各种材料的断裂问题有参考作用。     

DISLOCATION-FREE ZONE AHEAD OF CRACK-TIP IN METALS

本文对材料断裂研究中的裂纹尖端形变行为,特别是裂纹尖端无位错区的研究作了简要评述。其中包括:一些薄膜金属,如Al,Cu,Nb,Fe,W 和Mo 等,裂纹尖端在变形时的位错发射和无位错区存在的实验事实;裂纹尖端位错的屏蔽与反屏蔽概念的引进;材料断裂研究中无位错区模型的引进和描述;延-脆断裂转变的判据。     

CALL混杂复合材料裂纹尖端损伤区实验研究

本文用以高密度光栅技术为基础的云纹干涉法对带双边裂纹的CALL混杂复合材料进行了拉伸实验研究,得到了在纤维方向和垂直纤维方向拉伸时双边裂纹尖端损伤区的形状及其应变场分布。结合对试件断口形貌的扫描电镜观察,分析了两种拉伸试件的破坏模态。所得实验结果为进一步深入研究CALL混杂复合材料的损伤和破坏机理提供了重要依据。     

预制裂纹角度对橡胶拉伸断裂影响的有限元分析

初始裂纹的形态影响着裂纹尖端的应力场和扩展方向,进而决定着橡胶材料的使用寿命。目前人们关于预制裂纹试样拉伸断裂的研究主要集中在直裂纹,很少涉及预制裂纹角度的改变对橡胶拉伸断裂的影响。文中应用ANSYS有限元分析软件计算拉伸状态下含不同裂纹角度橡胶试样裂纹尖端的等效应力值和撕裂能的大小,判断裂纹是否扩展及扩展方向,并对橡胶试样进行拉伸验证试验测试。结果表明,在拉伸断裂过程中,裂纹尖端的应力值和撕裂能随着初始预制裂纹角度的增大而增大,裂纹尖端形状均由初始的尖点变成圆弧状;含不同裂纹角度橡胶试样的拉伸断裂形貌与裂纹预测扩展方向基本一致,验证了有限元分析的正确性。     

温度对单晶γ-TiAl合金裂纹扩展的影响的分子动力学模拟

用分子动力学方法从原子尺度对单晶γ-TiAl合金中心裂纹的扩展机理进行了研究,模拟了不同温度下预制中心裂纹的扩展过程。结果表明:随着温度升高,裂纹的启裂时间变长,启裂应力值分别为5.64GPa、4.58GPa和4.27GPa;裂尖和边界发射的位错数目随温度的升高而增多;温度为300K时,裂纹先脆性扩展,出现分枝后,裂纹通过裂尖发射位错向前扩展,扩展过程为塑性扩展;温度达750K时裂纹出现分枝,扩展过程为塑性扩展,此时的裂纹扩展速率慢于300K时的裂纹扩展速率;950K时裂纹没有出现分枝,扩展过程为塑性扩展且扩展速率最快;三种温度下裂纹扩展过程均出现裂尖钝化与偏折现象。     

Zn单晶解理裂纹前端的范性行为

用蚀坑法观察了 Zn 单晶解理裂纹前端位错。结果表明,裂纹前端位错密度分布具有 DFZ模型预言的特征,且裂纹尖端与第一个位错的距离 X_1(即 DFZ 值)以及范性区位错数 N 均与根据Majumdar 和 Burns 的 DFZ 理论推算数值吻合较好。在此基础上,对裂纹前端发射位错和位错屏蔽裂纹前端等问题作了讨论。