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沿晶脆性断裂

2018.7.27

沿晶脆性断裂  

是指断裂路径沿着不同位向的晶界(晶粒间界)所发生的一种属于低能吸收过程的断裂。根据断裂能量消耗最小原理,裂纹的扩展路径总是沿着原子键合力最薄弱的表面进行。晶界强度不一定最低,但如果金属存在着某些冶金因素使晶界弱化(例如杂质原子P、S、Si、Sn等在晶界上偏聚或脱溶,或脆性相在晶界析出等等),则金属将会发生沿晶脆性断裂。沿晶脆性断裂的断口特征是:在宏观断口表面上有许多亮面,每个亮面都是一个晶粒的界面。如果进行高倍观察,就会清晰地看到每个晶粒的多面体形貌。

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(图2a[基本断裂机制的典型微观形貌a沿晶脆性断裂×500]),类似于冰糖块的堆集,故有冰糖状断口之称;又由于多面体感特别强,故在三个晶界面相遇之处能清楚地见到三重结点。


沿晶脆性断裂的发生在很大程度上取决于晶界面的状态和性质。实践表明,提纯金属,净化晶界,防止杂质原子在晶界上偏聚或脱溶,以及避免脆性第二相在晶界析出等,均可以减少金属发生沿晶脆性断裂的倾向。因此,应用X射线能谱分析法和俄歇电子能谱分析法确定沿晶断裂面的化学成分,对从冶金因素来认识材料的致脆原因,提出改进工艺措施有指导意义。


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