氢影响下纳米晶体晶界滑移和晶界三叉点裂纹形核模型

在远场均匀拉伸载荷下,裂纹尖端会产生应力集中,与裂纹尖端相邻的晶界会承受较大的切应力,此切应力会导致晶界滑移.该文研究了氢和纳米晶界滑移对晶界裂纹形核、临界应力强度因子以及屏蔽效应的影响.应用连续分布位错方法给出了模型的理论解.结果表明:由于位错在晶界三叉点和滑移带尖端处的塞积,楔形裂纹会优先沿着晶界三叉点DC方向和晶界BD向上萌生,而且氢会使得裂纹萌生的总能量降低,氢浓度每增加1%,萌生最稳定裂纹的总能量大约降低1.86%.虽然晶界滑移会使得裂纹尖端的临界应力强度因子和屏蔽效应增大,但是氢使得临界应力强度因子降低.最后根据弱键理论,研究了氢对表面能的影响,氢浓度每增加1%,表面能降低5%.这一理论工作提供了氢和晶界滑移对材料微观断裂力学的新信息,有助于解释金属断裂的微观机理.