片层取向对Ti—49at%AlPST晶体断裂机制的影响

用ＳＥＭ原位拉伸技术研究了Ｔｉ－４９ａｔ％ＡｌＰＳＴ晶体的断裂过程,研究表明：裂纹萌发和扩展路径强烈依赖于ＰＳＴ晶体的片层取向;不同取向ＰＳＴ晶体具有不同的断裂机制及断口形貌。     

镍基单晶裂纹扩展路径研究

采用紧凑拉伸（CT）试样研究了3种不同温度（950，850，760℃）和3种不同晶体取向（[001]，[011]，[111]）下镍基单晶合金DD3的断裂特征，采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察分析了裂纹扩展路径及断口形貌。采用率相关晶体滑移有限元程序对试件裂纹尖端三维分切应力场结构、裂纹启裂和扩展机制以及滑移系激活规律进行了模拟计算分析。结果表明：晶体取向和环境温度对裂纹启裂和扩展以及断裂强度和断裂形式有较大的影响，低温下裂纹扩展沿着特定的滑移带方向，与裂纹平面成一斜角，[001]裂纹取向下为45°，[011]裂纹取向下为53．7°，[111]裂纹取向下为90°，这使得宏观上裂纹扩展路径呈现Z字形外观。而温度较高时，发生的Ⅰ型裂纹扩展与加载方向垂直。并且随着温度的升高，断裂形式逐步由脆性断裂转化为韧性断裂。     

TiAl合金PST晶体断裂过程原位TEM观察

利用ＴＥＭ原位应变观察技术研究了ＴｉＡｌ合金ＰＳＴ晶体中裂纹扩展过程。发现界面与裂纹的交互作用与界面类型有关，不对称的伪孪晶界面（γ／γＰ）对裂纹扩展的阻碍最强烈。片层界面以及二次裂纹导致的裂纹分叉是层状组织韧化ＴｉＡｌ合金的重要原因。当裂纹与片层界面的夹角不同时，γ相所表现的两种截然不同的断裂方式表明在ＴｉＡｌ合金的脆性本质中包含有位错动力学的因素。     

22Mn—13Cr—5Ni—0.2N钢裂纺Z字形扩展的TEM原位分析

采用ＴＥＭ拉伸方法，对２２Ｍｎ－１３Ｃｒ－５Ｎｉ－０．２Ｎ钢断裂中出现的裂纹Ｚ字形扩展进行了原位分析，结果表明：在拉伸中裂纹Ｚ字形扩展是由材料（１１１）面相对滑动和沿（１００）面开裂两种方式交替进行完成的，这种扩展方式同晶体与外力取向有关。     

晶体取向和He浓度对bcc-Fe裂纹扩展行为的影响

采用分子动力学模拟研究了300 K时不同He浓度下(001)[010]和(121)[111]2种取向bcc-Fe裂纹模型的扩展行为。结果表明,当模型中不存在He时,裂纹取向不同,裂纹扩展机制不同:(001)[010]取向裂纹的扩展机制分为弹性变形、相变、裂纹尖端沿相变区解理断裂;(121)[111]取向裂纹的扩展机制分为弹性变形、堆垛孪晶、孪晶尖端应力集中诱发多空洞合并断裂。(121)[111]取向裂纹的屈服应力和应变大于(001)[010]取向裂纹,说明(121)[111]取向裂纹具有较强的抵制裂纹扩展的能力。He浓度对裂纹扩展行为的影响主要体现在2个方面:当He浓度较低(0.9%,原子分数)时,He的存在减缓了相变或者孪晶转变速率,降低了裂纹扩展速率;当He浓度较高(6.0%,原子分数)时,大量He团簇的存在促进了空洞形成,导致2种裂纹模型的断裂机制均变为He团簇诱发多空洞合并断裂,未出现相变或者孪晶。     

Ti－48at％合金PST晶体的生长与显微组织的研究

采用磁悬浮区域熔炼的方法制取Ｔｉ－４８ａｔ％Ａｌ合金的ＰＳＴ晶体。并对其显微组织进行了金相及ＴＥＭ的观察与分析。结果表明，ＰＳＴ晶体的生长取决于生长速率。当生长速率小于５ｍｍ／ｈ时可获得ＰＳＴ晶体，而当生长速率增至１００ｍｍ／ｈ时，得到柱状晶晶体。ＴＥＭ观察的结果表明，在ＰＳＴ晶体的片层组织中存在三种类型的ＴｉＡｌ／ＴｉＡｌ有序畴界，即真孪晶型，伪孪晶型，１２０°旋转孪晶型界面。     

循环变形铜单晶体的滞后回线形状变化与驻留滑移带的萌生

本文系统测量并总结了不同类型双滑移取向铜单体循环变形中滞后回线性形状参数ＶＨ随循环周次Ｎ的变化关系,结果表明,与单滑移晶体不同晶体取向双滑移晶体的滞后回线形状变化趋势有显著的影响,ＶＨ与驻留滑移带（ＰＳＢ）的形成有无明业对应关系与该取向单晶体的循环应力－应变（ＣＳＳ）曲线有无平台区或准平台区出现密切相关,ＶＨ随Ｎ的变化关系反映了晶体在循环变形中的微观组织结构的不同变化,通过ＶＨ确定了不同类型双滑移     

含铸造微孔镍基单晶合金蠕变损伤和裂纹萌生的模拟计算

基于镍基单晶合金蠕变变形过程中的细、微观组织结构变化及损伤特点,建立了考虑材质劣化和孔洞损伤的双参数蠕变损伤本构方程。利用所建模型对裂纹前缘含铸造缺陷（孔洞）的镍基单晶合金紧凑拉伸（CT）试样蠕变损伤和裂纹萌生进行了模拟计算,并考虑了晶体取向偏差和随机性的影响。计算结果表明：晶体取向和孔洞位置对试样蠕变损伤和裂纹萌生行为有着显著的影响。当孔洞距切口根部距离较近时,裂纹形核于切口附近的孔洞表面,裂纹形核时间较短;孔洞距切口根部距离较远时,裂纹形核位置位于切口表面,具体位置取决于试样的晶体取向,裂纹形核时间较长。随着加载轴晶体取向偏角的增大,裂纹形核时间明显缩短,其分散性加大,最大有34.7%的变化幅度;试样在2个不受控的晶体取向变化时,在偏角为45°和80°出现极值,裂纹形核时间最大偏差达3倍。     

C-Mn钢焊接接头的解理断裂行为的研究

测定不同φ（焊缝）的C－Mn钢焊接接头Charpy-V冲击试样、COD裂纹试样的低温断裂参量，φ（焊缝）小于一定值时，解理裂纹起裂于母材各区，韧性用σf/σy较小的分散带表征；当φ（焊缝）大于一定值时，解理裂纹起到焊缝粗晶区，韧性用相应的σf/σy较窄的分散带表征。焊接接头的解理断裂由脆性相开裂形成微裂纹，在外加主应力达到解理断裂应力σf时导致解理断裂。     

轧制Mo-14%Re合金的显微组织和室温拉伸性能

为了进一步了解轧制Mo-14%Re合金的显微组织和室温拉伸性能，采用扫描电镜（SEM）和高分辨电子背散射衍射（EBSD）研究了轧制Mo-14%Re合金的显微组织和断口形貌。采用Channel 5软件分析了轧制Mo-14%Re合金在不同退火温度下的组织演变。结果表明，随着退火温度的升高，Mo基体相和ReO₃相的施密特因子逐渐减小。织构强度迅速增加，极图上的晶体取向强度从6.51增加到10.18。轧制Mo-14%Re合金的初始再结晶发生在1100 ℃，在此退火温度下，合金中富稀土ReO₃相均匀析出，导致拉伸过程中应力分布均匀，Mo基体相和ReO₃相表现出明显的晶体取向，ReO₃相晶界主要为大角度晶界，使得断后伸长率达到最大值33.5%。拉伸断裂的韧窝数量最多且最大。此外，还研究了断裂过程中微孔的形成、聚集、生长和裂纹扩展。     

马氏体与铁素体双相低碳钢形变与断裂过程的观察

利用扫描电镜及其动态拉伸装置,对具有板条马氏体和铁素体双相钢组织的断裂过程进行了研究.结果表明,在拉伸应力作用下,裂纹在马氏体与铁素体界面及不同马氏体取向界面处成核,或者由于马氏体板条的断裂而产生.断裂系主裂纹钝化和微裂纹长大,最后沿强烈剪切形变带迅速连接所致.其微观形态为塑坑断口,属延性断裂机制.     

晶体取向和载荷模式对Ni3Al合金单晶体疲劳行为的影响

在名义Ⅰ型和Ⅰ／Ⅱ复合型载荷下研究了晶体取向和加载模式对Ｎｉ３Ａｌ合金单体疲劳开裂行为的影响。结果表明：疲劳开裂行为强烈地依赖于晶体取向和加载模式。在单晶体中，站劳裂纹总是沿着具有最大切应力的滑移须开裂。根据单晶体的实验结果，解释了用三种主要的复合型断裂准则所预测的多晶体在复合型加载下的疲劳开裂行为。     

DEFORMATION AND FRACTURE BEHAVIOUR OF LOW CARBON MARTENSITE-FERRITE DUAL-PHASE STEEL

利用扫描电镜及其动态拉伸装置,对具有板条马氏体和铁素体双相钢组织的断裂过程进行了研究.结果表明,在拉伸应力作用下,裂纹在马氏体与铁素体界面及不同马氏体取向界面处成核,或者由于马氏体板条的断裂而产生.断裂系主裂纹钝化和微裂纹长大,最后沿强烈剪切形变带迅速连接所致.其微观形态为塑坑断口,属延性断裂机制.     

连铸坯中微观偏析的模型研究

对导致连铸坯中内裂纹形成的微观偏析进行了模型研究，模型中考虑了铁素体（δ）凝固向奥氏体（γ）凝固的转化以及ＭｎＳ的析出，讨论了钢中Ｃ，Ｍｎ，Ｓ和Ｐ对凝固过程中晶间偏析、零强度温度（ＺＳＴ）、零塑性温度（ＺＤＴ）的影响，结果表明，钢中碳含量对凝固前支晶间的微的有显著影响，碳含量在０．１％～０．２％之间，Ｐ的偏析显著增加，Ｓ的偏析由于受到Ｍｎ的掏而随碳含量变化不大；钢中Ｐ的偏析极其严重，初始Ｐ含量的增     

热轧变形对快凝Al－Fe－V－Si粉热挤合金断裂行为的影响

研究了不同热变形条件下用快餐Ａｌ—Ｆｅ—Ｖ—Ｓｉ合金粉挤压成形样品的拉伸断裂行为．结果表明，在沿轧制方向拉伸的试样中，与板面平行的颗粒界面（ＬＴ界面）处形成的微裂纹不影响主裂纹的扩展，沿与板材纵截面平行的颗粒界面（ＬＳ界面）的开裂可能导致试样反常断裂，沿与板材横截面平行的颗粒界面（ＴＳ界面）则易成为主裂纹的低能扩展路径，使试样沿颗粒断裂．热轧变形使粉末ＬＳ，ＴＳ界面的强度提高快于ＬＴ界面，导致热轧变形至一定程度（３０％变形量）时试样的断裂方式改变．断裂强度与延伸率的不同变化规律与断裂方式的改变及其后的形变硬化有关．     

6063铝合金韧性断裂机制的研究

设计可实现不同应力状态的原位拉伸试样,在SEM下进行原位拉伸试验,对断裂过程做了详细的研究和分析.试验表明,不同应力状态下的试样表面在拉伸过程中都产生了大量的滑移带,但其韧性断裂机制不同.随着三轴应力度的降低,断裂从韧窝剪切机制向纯剪切断裂机制过渡,试件断口也由韧窝断裂模式向剪切断裂模式演变;6063铝合金的晶界最薄弱,微裂纹形核于晶界,随载荷增大,微裂纹之间通过扩展或剪切连接导致试样断裂;试样最小截面上的三轴应力度越小,试样断口的两个面上韧窝的取向越明显,而且断口越光滑.     

SnAgCu无铅焊点低周疲劳行为研究

在25℃下利用单轴微力疲劳试验机对96.5Sn-3Ag-0.5Cu无铅焊点进行不同频率（1Hz~10Hz）和应变范围（2%~8%）的低周疲劳试验。结果表明,不同应变范围条件下无铅焊点的低周疲劳行为符合Coffin-Manson方程。频率修正的Coffin-Manson方程可以用来描述频率对无铅焊点低周疲劳寿命的影响。疲劳裂纹首先在焊点边缘的钎料与金属间化合物（IMC）之间的界面处萌生,随后,裂纹沿近IMC层的钎料内进行扩展。不同频率条件下焊点的断口形貌主要分为三个特征区域：裂纹萌生区、裂纹扩展区和最终断裂区。随着频率的升高,焊点的断裂机制由沿晶断裂向穿晶断裂转变。     

22Mn-13Cr-5Ni-0.2N钢裂纹Z字形扩展的TEM原位分析

采用TEM拉伸方法，对22Mn－13Cr－5Ni－0．2N钢断裂中出现的裂纹Z字形扩展进行了原位分析结果表明：在拉伸中裂纹Z字形扩展是由材料〔111〕面相对滑动和沿〔100〕面开裂两种方式交替进行完成的这种扩展方式同晶体与外力取向有关．     

晶粒取向对过载下疲劳裂尖塑性区的影响

为了厘清过载形式及裂尖晶体的晶粒取向对裂尖塑性区和疲劳性能的影响，采用基于晶体塑性有限元的子模型方法对裂尖塑性区进行了分析。首先，构建了具有随机微结构的多晶代表性体积单元模型并对其中的Chaboche模型与晶体塑性循环本构模型参数进行了识别。然后，应用子模型方法对裂尖位置进行了不同特征的晶粒取向分析以总结不同滑移系下的累积剪切应变。最后，结合过载行为对比了不同晶粒取向下的裂尖过载效应。结果表明，在拉伸过载、拉伸-压缩过载与压缩-拉伸过载中，拉伸过载均对抑制裂纹起主导作用。此外，应力集中倾向于发生在“硬”晶粒内，而应变集中往往位于“软”晶粒内，其中应变集中的晶粒取向趋势主要集中在反极图中的[001]方向。当裂尖晶体的晶粒取向倾向于“软晶粒”时有利于进一步优化拉伸过载的裂纹延迟效应。     

分形理论在陶瓷材料断裂行为中的应用

综述了近年来分形理论在陶瓷材料断裂行为和断裂机制方面应用的进展情况，主要包括分形理论的产生、陶瓷断口的分形特征和分形维数的测定方法、材料断裂的分形模型以及分形维数与材料性能之间的关系。通过对Al2O3-TiC（AT）和Al2O3-TiC-4％Co（ATC）（体积分数）两种复合材料表面压痕裂纹扩展特征分析和分形维数的计算，获得与其断裂行为相关的信息，结果表明ATC材料的断裂韧性和抗弯强度均有较大提高，其断裂模式从典型的沿晶断裂转变为沿晶／穿晶混合断裂模式，对两种材料表面压痕裂纹的分形计算表明ATC的压痕裂纹具有较高的分形维数，与其较高的断裂韧性存在正比例的对应关系。