解理断裂

解理断裂

定义

解理断裂～宏观脆性断裂

解理面：

一解理断口宏观形貌特征

结晶状小平面、“放射状”或“人字形”花样。

1）结晶状小平面：解理断口上的结晶面宏观上无规则取向。在光照下呈现许多反光小平面。

2）放射状或人字形花样

放射条纹的收敛处和人字的尖端为裂纹源。

人字型形态反映材料性质和加载速度。材料机械性能相同时，加载速度越大“人字纹”越明显。加载速度相同时，材料脆性越大，“人字纹”越明显。

二解理断口微观形貌特征

河流花样、舌状花样、扇形花样、鱼骨状花样、瓦纳纹及二次裂纹。

1河流花样

1）解理台阶产生机制

（1）两个不再同一平面的解理裂纹通过与主解理面相垂直的二次解理形成解理台阶。

（2）解理裂纹与螺位错相交截形成台阶。

（3）解理裂纹之间形成较大的塑性变形，通过撕裂方式连接形成台阶

（4）通过基体和孪晶的界面发生开裂连接形成台阶

2）河流花样的起源及在裂纹扩展中的形态变化

（1）河流花样起源于有界面的地方：晶界、亚晶界、孪晶界

（2）起源于夹杂物或析出相

（3）起源于晶粒内部～解理面与螺位错交割所致

扩展过程中：

（1）小角度晶界

现象：连续地穿过晶界，顺延至下一个晶粒

原因：偏转角度小

（2）扭转晶界（孪晶界）

现象：发生河流的激增

原因：偏转角度大，裂纹需重新形核

（3）普通大角度晶界

现象：产生大量河流，晶界两侧河流台阶的高度差大

2 舌状花样

现象：体心立方晶体在低温和快速加载时及密排六方金属材料中由于孪生是主要形变形式，断口上经常可以看到舌状花样。

形成机理：

主裂纹从A扩展至B，遇到孪晶，然后沿着孪晶界扩展至C，此时，如果孪晶发生二次解理，则裂纹沿CHK扩展，如果孪晶发生撕裂，则裂纹沿CDE扩展。舌状花样成对出现，在一个断面上凸出，在另外一个断面上凹陷。

3 扇形花样

起源于靠近晶界的经历内部，以扇形的方式向外扩展。解理台阶为扇形的肋。

4 鱼骨状花样

现象：体心立方金属材料中例如碳钢、不锈钢有时看到形状类似鱼脊骨的花样。中间脊线是{100}[100]解理造成的，两侧是{100}[110]和{112}[110]解理造成的。

5 瓦纳线

现象：在非常脆的金属或金属间化合物的断口上，会产生一种叫做瓦纳线的花样。在这些材料中，不能产生塑性变形，在弹性变形范围内断裂，开裂方式与晶体结构无关。

机理：裂纹前沿线与以缺陷为中心的球形冲击波交互作用形成的图像。

6 二次裂纹

现象：与主裂纹垂直的小裂纹

7 解理裂纹的另一个主要微观特征：对宏观脆性的解理断裂而言，其断口附近的晶粒中仍可看到塑性变形的痕迹——滑移线。在更低的温度下则可以看到形变孪晶。

三解理裂纹的萌生与扩展

1 解理裂纹的萌生

萌生机制

1）位错塞积机制

2）位错反应机制

3）滑移机制