今天是

实验指导书

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    高分子材料研究方法
  • 实验四 典型断口的形貌观察与分析

      1.沿晶断裂与穿晶断裂断口

      沿晶断裂是裂纹沿晶界扩展;穿晶断裂的特点是裂纹穿过晶粒内。沿晶断口一般是脆性断口,宏观上看样品表面一般平而光亮,如图1所示,冰糖沿晶断口。

      2.解理断口

      这是一种在正应力作用下所产生的穿晶断裂。通常断裂面是严格沿一定的晶面如图2所示(即解理面)而分离,其表面为解理平台、河流花样。体心立方金属、密排六方金属与合金,在低温冲击载荷作用下能促进解理断裂发生。通常解理断裂总是脆性断裂。

       

      3.准解理断口

      在某些脆性断口上可以看到解理断裂的特征形貌,同时又伴有一定塑性变形痕迹,称为准解理断口。其特征是解理平面上有许多撕裂棱,它是有许多单独形成的裂纹相互连接由于撕裂而形成的,如图3所示。

      4.韧窝断口

      这是一种微孔聚集型断裂。其特征是可见大量微孔坑覆盖断面,这些微坑称为韧窝。如图4所示。韧窝有抛物形的剪切韧窝、撕裂韧窝与等轴韧窝之分,都属于韧性断裂的主要微观形貌。

      5.疲劳断口

      金属构件在变动载荷长期作用下,由于累计损伤而引起无征兆的低应力脆断叫疲劳断裂。典型的疲劳断口形貌可分为三区:疲劳源、疲劳区、瞬断区。其断口形貌如图5所示。

      6.疲劳断口分析步骤

      在试样边缘如缺口、螺纹、刀痕处形成疲劳裂纹源图5(1),因为这里存在应力集中会引发疲劳裂纹形成。疲劳裂纹源的光亮度最大,因为形成裂纹源时扩展速度最低,循环次数最多,端面不断摩擦挤压,故显得光亮平滑。

      疲劳区是疲劳裂纹亚稳扩展区,如图5(2)断口比较光滑并分布有贝纹线,有时还有裂纹扩展台阶。每应力循环下,缓慢地扩展,当达到一定尺寸后,裂纹开始快速扩展。

      瞬断区是裂纹最后失稳扩展所形成的断口区如图5(3)。脆性材料为结晶状断口,韧性材料中间平面应变区为放射状或人字纹断口,边缘平面应力区为剪切唇。