Mikrovoidní koalescence - Microvoid coalescence

SEM obrázek mikrovoidní koalescence na povrchu tvárného lomu 6061-T6 Al

Mikrovoidní koalescence (MVC) je mikroskopický s vysokou energií zlomenina mechanismus pozorovaný ve většině zemí kovové slitiny a v některých strojírenstvích plasty.

Morfologie lomových ploch MVC pro a) napětí, b) smyky ac) poruchy ohybu

Proces zlomeniny

MVC probíhá ve třech fázích: nukleace, růst a koalescence mikrovoidů. Nukleace mikrovoidů může být způsobena praskáním částic nebo mezifázovým selháním mezi nimi vysrážet částice a matice. Navíc se mikrovidky často tvoří na hranicích zrn nebo inkluzích v materiálu.^[1][2] Mikrovoidy rostou během plastického toku matrice a mikrovoidy se slučují, když se sousední mikrovoidy spojí dohromady nebo že materiál mezi nimi zažívá zúžení. Mikrovoidní koalescence vede ke zlomeninám.^[3] Míra růstu prázdnoty lze předvídat za předpokladu plasticity kontinua pomocí modelu Rice-Tracey:^[2][4]

${displaystyle ln left ({frac {ar {R}} {R_ {0}}} ight) = int limits _ {0} ^ {epsilon _ {q}} Aleft ({frac {3sigma _ {m}} {2sigma _ {ys}}} ight) depsilon _ {v} ^ {p}}$

kde ${displaystyle A}$ je konstanta typicky rovna 0,283 (ale závislá na triaxialitě napětí), ${displaystyle sigma _ {ys}}$ je mez kluzu, ${displaystyle sigma _ {m}}$ je střední stres, ${displaystyle epsilon _ {q}}$ je ekvivalentní Von Misesův plastický kmen, ${displaystyle R_ {o}}$ je velikost částic a ${displaystyle {ar {R}}}$ produkovaný stresovou triaxalitou:

${displaystyle {ar {R}} = {frac {R_ {1} + R_ {2} + R_ {3}} {3}}}$

Morfologie povrchů zlomenin

MVC může mít za následek tři odlišné morfologie zlomenin na základě typu zatížení při selhání. Zatížení v tahu vede k rovnoběžným důlkům, což jsou sférické prohlubně o průměru několika mikrometrů, které splývají kolmo k ose zatížení. Smyková napětí výsledkem budou podlouhlé prohlubně, což jsou parabolické prohlubně, které splývají v rovinách maximálního smykového napětí. Deprese směřují zpět k počátku trhliny a selhání ovlivněné smykem vytvoří deprese, které směřují opačným směrem na protilehlé lomové plochy. Kombinované napětí a ohýbání bude také produkovat protáhlou důlkovou morfologii, ale směry depresí budou na obou lomových plochách ve stejném směru.

Reference