金属夹杂物微孔聚合,金属材料分析图像显微镜
在发生断裂失效之前一定有某种缺陷存在，断裂便可能
由此缺陷开始．如前所述，既然延性断裂起始于孔洞，而孔洞
的产生又靠非金属夹杂物或其它类型的第二相粒子周围高能
界面的分离，于是对某一给定类型的材料来说，只要降低第二
相粒子的体积分数，就可提高抗延性断裂的能力．由此可知，
当材料的纯度较高时，其抵抗断裂的能力才更大。提高材料
的纯度，也能增加高强度材料的抗疲劳能力．
就脆性断裂而论，起始缺陷必须大于给定应力水平下能
发生快速扩展前的某一临界尺寸．这种缺陷可以是诸如淬火
裂纹或焊接裂纹这类先已存在的缺陷，也可以是在较初的韧
性断裂过程中由微孔聚合所造成．如果缺陷起先小于快速断
裂时的临界尺寸，那么由于某些可提供外界能量的过程，诸如
疲劳、应力腐蚀或塑性变形等作用的结果，可以使它扩展到临
界尺寸．具有临界尺寸的缺陷也可以由几个较小缺陷合并而
成．
显然，较理想的是尽可能保证原来就不存在能使断裂起
始的缺陷．但是，要做到这一点并不容易．在循环或脉动加
载条件下，即使不存在缺陷，一旦把构件投入使用，在任何情
况下肯定迟早都会造成缺陷．因此，明智的办法往往是假定
构件在投入使用时其内部已经存有某类缺陷，同时要保证：缺
陷在使用过程中只要能够生长，那么就可在缺陷尺寸于设计
应力作用下达到发生快速断裂以前将之检测出来．应用低强
度材料的情况是较简单的．这些低强度材料通常本来就是韧
性的，如果断裂是以静态方式发生，则这种断裂很可能是延性
的、高能量的、慢速扩展并立即终止的，但低温下的钢除外．
对于高强度材料来说，问题就更为麻烦．高强度材料多
半韧性较低，于是，断裂非常快而且可能是灾难性的．这在高
储能结构中尤为突出，例如压力容器或盛有高压流体的管道
系统．这是因为这类系统的储能如此之高，以致于裂纹一旦
产生，就能按照剪切方式发生扩展．
这些研究表明，结构材料的“有效”强度从来不必超过某
一极限值，约为3000 MPa．由于在这一强度水平下，弹性应
变可超过2％，所以为不稳定裂纹的扩展提供了大量的弹性
应变能储备．
