Mikrovoid koalescens

SEM -bild av mikrovoid koalescens sett på en duktil frakturyta av 6061-T6 Al

Microvoid coalescence ( MVC ) är en högenergimikroskopisk sprickmekanism som observeras i de flesta metallegeringar och i vissa tekniska plaster .

MVC-frakturytmorfologier för a) spänning, b) skjuvning och c) böjningsfel

Frakturprocess

MVC fortskrider i tre steg: kärnbildning, tillväxt och koalescens av mikrohålrum. Kärnbildningen av mikrohålrum kan orsakas av partikelsprickor eller gränsytfel mellan utfällningspartiklar och matrisen. Dessutom bildas ofta mikrohålrum vid korngränser eller inneslutningar i materialet. Mikrohålrum växer under plastiskt flöde av matrisen, och mikrohålrum smälter samman när intilliggande mikrohålrum länkar samman eller materialet mellan mikrohålrum upplever halsning . Mikrovoid koalescens leder till fraktur. Tom tillväxthastigheter kan förutsägas med antagande av kontinuum plasticitet med Rice-Tracey-modellen:

$\ln \left({\frac {\bar {R}}{R_{0}}} \right)=\int \limits _{0}^{\epsilon _{q}}A\left({\frac {3\sigma _{m}}{2\sigma _{ys}}}\right) d\epsilon _{v}^{p}$

där $A$ är en konstant som vanligtvis är lika med 0,283 (men beroende på spänningstriaxialiteten), $\sigma _{ys}$ är flytspänningen , $\sigma _{ m}$ är medelspänningen , $\epsilon _{q}$ är den ekvivalenta Von Mises plasttöjning, $R_{o}$ är partikelstorleken och ${ \bar {R}}$ producerad av stresstriaxaliteten:

${\bar {R}}={\frac {R_{1}+R_{2}+R_{3}}{3}}$

Sprickytmorfologier

MVC kan resultera i tre distinkta frakturmorfologier baserat på typen av belastning vid fel. Dragbelastning resulterar i likaxliga fördjupningar, som är sfäriska fördjupningar på några mikrometer i diameter som sammansmälter vinkelrätt mot belastningsaxeln. Skjuvspänningar kommer att resultera i långsträckta gropar, som är paraboliska fördjupningar som sammansmälter i plan med maximal skjuvspänning. Fördjupningarna pekar tillbaka till sprickorsprunget, och skjuvpåverkat brott kommer att producera fördjupningar som pekar i motsatta riktningar på motsatta sprickytor. Kombinerad spänning och böjning kommer också att producera den långsträckta gropmorfologin, men riktningarna för fördjupningarna kommer att vara i samma riktning på båda brottytorna.