氢对体心立方金属裂纹尖端变形过程的影响.pdf.pdf

维普资讯
第卷第期力学学报.. .
年, 月.
氢对体心立方金属裂纹尖端变形过程的影响
孙曙明】顾家琳陈南平李祖鑫
提要利用扫描电镜强原位拉仲,观察了一% 单晶体裂尖的变形和断裂过程.

荷下,主裂纹尖端应变呈不对称分布,形变带内应变梯度很大,形变带内应变分布为:
,一.
氢不改变裂纹尖端塑性变形特征,但能明显促进裂纹尖端局部塑性变形的非均匀增加.
装毽调裂尖变形,应变场,氢致开裂
裂纹尖端的应力应变分布是研究材料断裂过程,建立正确的断裂准则的前提,受到了
人扪的高度重视. 年用有限元方法对型载荷下无硬化及幂硬化材
料在裂纹尖端的立力应变场进行了分析, 得到了裂尖应变分布和大范围屈服时的裂尖
应力应变场. 近年来, 结合晶体塑性变形特征,研究了体心立方和面心立方理想
弹塑性晶体拉伸裂纹尖端应力应变场,并进一步给出了幂硬化材料平面应变条件下的裂
纹尖端渐近场. 但是由于裂尖局部区域的塑性变形及应力状态受到材料微观组织,缺陷
等许多因素的影响,使得在这方面还需进行大量的工作. 而氢对裂尖应力应变场影响的
研究,则更少有报道.
为了探讨材料断裂过程,特别是氢致断裂过程,就须研究裂纹尖端的变形过程及氢
对裂纹尖端塑性变形的影响. 因此,本文用改进后的网格法研究了体心立方晶体结构中
裂纹尖端应变分布、塑性变形过程及氢对裂纹尖端应变分布的影响.
一
、试样制备及测定裂尖应变的网格法
选用具有晶粒直径大于的一% 冷轧取向硅钢板. 它具有高斯织构,即
扳面平行于面,轧向平行于方向. 其化学成分为重量百分比: .,
.,., .,., .
裂纹的紧凑拉伸试样,其尺寸和裂纹尖端的位向如图所示.
试样的制备过程为: 先选择晶粒直径大于的合适晶粒,将硅钢片.
厚切成× . 的试样坯. 用胶将四片试样坯粘合在一起,用线割机开出疲
劳裂纹引口及加载孔,在二吨疲劳机上开制疲劳裂纹. 而后用丙酮将粘合的四片试样溶
孙躇明,季祖盎工作单位为华南理工大学机械二系.
阵南平,顿家葺:工作单位为清华太学.
车文于年月日收到,年月日收刮修改稿.
维普资讯
第期孙曙明等: 氢对体心立方金属裂纹尖端变形过程的影响
开,分剐进行磨制和抛光,
刻上线/ 的显微网格, 刻线区
域约为× . 将其中部分试样用
: 弗一
水溶液,充氢电流/,充氢时间
小时. 由于充氢和未充氢试样具有相同
的尺寸,又是同时开制疲劳裂纹,仅有的
区别是一组试样充氢,而另一组试样未
充氢. 因此有可能比较在试样拉伸过程
中,氢对裂纹尖端塑性变形过程的影
响.
试样的原位拉伸观察在
扫描电镜上进行. 拉伸台的最大
拉力约为牛顿. 在拉伸过程中,先凰试样尺寸和裂纹尖端的位向
拍摄下裂尖网格的原始状态,然后极为缓慢地加载到几个选定的载荷下,拍摄同一视场裂
,用两种
方法将网格节点的坐标变化值输入计算