显微镜研究热塑环氧树脂表面粗糙-断口检测
材料中裂纹尖端前面的高应力场导致小孔的形核和扩展。主裂纹
前端和不断扩展的小孔之间的相互作用产生了这些抛物线形状的
花样。在韧窝表面上能看到更多的细节,这是小孔扩展过程中涉及
的如滑移之类的形变过程造成的。
因此,断口表面的条纹不管是延性还是脆性断裂引起的,都可
以理解为不规则的剪切台阶,这些台阶平行于裂纹扩展的局部方向
,在微裂纹和小孔之间形成,这两者在裂纹扩展路径上的生长层
面略有不同。台阶的高度取决于裂纹前面小孔形核和扩展所在材
料的体积。在高度应力作用下,裂纹尖端的塑性区域要大于在较低
应力作用下的塑性区域,以至于小孔的量更多,扩展更快,产生
了更为粗糙的断口表面。这个效果也有可能被抵消,因为在高应力
作用下,裂纹扩展的速度也会更快,因此小孔扩展的时间也就越短
。
出现抛物线的材料包括坚硬的热塑性塑料,例如半晶质尼龙和
非晶聚碳酸酯,以及脆性的热固性交联材料,例如聚酯和环氧树脂
。这些材料在细节上会有很大的不同,但是抛物线的产生和解析是
相同的。这种图案可以产生于银纹或非银纹的聚合物中。
相对较脆的聚合物的断EI表面还有一个更为常见的特点,即在
表面上产生非常精细的条纹,
采用原子力显微镜研究环氧树脂表面非常精细的条纹图案的情
况。这些条纹是在裂纹高速扩展形成的“镜面”光滑表面上观察到
的。尽管一般认为这种断口表面是由于脆性断裂造成的,但有一点
很明显,即在裂纹的尖端处有很少量的塑性