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裂紋擴展到一定長度后,裂紋主應(yīng)力的作用面發(fā)生偏離,疲勞裂紋將沿著與正應(yīng)力方向大致垂直的方向擴展,即開始宏觀裂紋擴展,又稱為疲勞裂紋擴展的第段。疲勞裂紋擴展第段的主要特征是在斷口上出現(xiàn)疲勞條帶。 疲勞條帶的形成可以用Laid-Smith模型解釋:在疲勞裂紋擴展的第段,當(dāng)循環(huán)應(yīng)力為零時,裂紋呈閉合狀態(tài)。循環(huán)應(yīng)力為拉應(yīng)力時,裂紋在拉應(yīng)力作用下張開,裂紋處產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致裂紋擴展。外加拉應(yīng)力逐漸增大裂紋擴展加劇,但隨著裂紋的擴展,裂紋滑移區(qū)擴大,裂紋逐漸變鈍,應(yīng)力集中程度降低,同時外加拉應(yīng)力值也開始減小,當(dāng)兩者作用的結(jié)果達到平衡,滑移停止裂紋不在擴展。 當(dāng)外加交變應(yīng)力為壓應(yīng)力時,滑移沿反方向進行,原始裂紋和新擴展的裂紋表面被壓近,己經(jīng)鈍化的裂紋被彎折、。當(dāng)壓應(yīng)力達到值時,裂紋表面被壓合,裂紋又由鈍變銳,形成尖角。在下一周期外加應(yīng)力為拉應(yīng)力時,在其作用下被的裂紋又產(chǎn)生應(yīng)力集中裂紋繼續(xù)擴展。 實際上,在疲勞主裂紋的擴展過程中,常遇到晶界、相界或亞晶界等物,如果此類裂紋擴展物的強度很高,主裂紋不易通過而阻礙了其沿原來方向的擴展,裂紋的擴展方向?qū)l(fā)生改變,裂紋的擴展方向發(fā)生偏轉(zhuǎn),這將導(dǎo)致二次裂紋的產(chǎn)生。
在反復(fù)的過程中,晶粒細化的一般過程為:首先,晶粒被粉碎成一系列具有小角度界面的亞晶,亞晶沿著一定方向拉長形成帶狀組織,亞晶帶寬度一般為幾微米或亞微米;然后,亞晶被繼續(xù)破壞,開始出現(xiàn)部分具有大角度界面的等軸晶組織;后,亞晶帶消失,顯微組織主要為具有大角度晶界的等軸晶組織。 鋁卷廠家談等通道轉(zhuǎn)角對對顯微組織的作用等通道轉(zhuǎn)角對于純金屬、合金、金屬間化合物等具有顯著的晶粒細化效果,可以0.2一0.3um尺寸的超細等軸晶組織。研究各工藝路線對晶粒細化的作用應(yīng)綜合考慮剪切面、晶體結(jié)構(gòu)和變形織構(gòu)間相互作用,因為相鄰道次間剪切面的夾角今隨著工藝路線的不同而變化。 以純鋁為例,路徑Bc比A、C路徑更容易等到等軸晶粒,而路徑A比Bc和A路徑更容易的到大角度晶界,而細化晶粒的效果是路徑Bc哪。對于密排六方結(jié)構(gòu)的鎂和鎂合金,由于其主滑移發(fā)生在(000晶面,而在1120晶向是鎂的易滑移方向,所以對于鎂合金,為快的晶粒細化效果,應(yīng)采用路徑Bc。 例如,透射電鏡可觀察到等通道轉(zhuǎn)角Al一Cu一0.SZr等軸晶組織的擴展厚度消失形貌,而該形貌在退火后消失;這種擴展與晶界處存在大量的彈性應(yīng)變和晶體點陣的扭轉(zhuǎn)有關(guān),且測定了ECAP純Cu的晶界附近的彈性應(yīng)變,結(jié)果表明這。
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