화강간 골절

Intergranular fracture

granular 간 균열, granular 간 균열 또는 granular 부서지는 균열이 물질의 낟알 경계를 따라 확산될 때 주로 이러한 낟알 경계가 약화되었을 때 발생한다.[1]더 흔히 볼 수 있는 경간골절은 물질적 알갱이를 통해 균열이 커질 때 발생한다.비유하자면, 벽돌로 된 벽에서, 곡사간 골절은 벽돌을 하나로 묶어두는 모르타르에서 일어나는 골절과 일치할 것이다.

곡물간 균열은 적대적인 환경적 영향이 있고 더 큰 곡물 크기와 더 높은 스트레스로 선호되는 경우 발생할 가능성이 높다.[1]화강간 균열은 광범위한 온도에서 가능하다.[2]전곡간 균열은 변형률 국산화(곡물 크기가 작을수록 권장됨)에 의해 선호되는 반면, 조곡간 균열은 거친 곡물에 의한 변형균질화에 의해 촉진된다.[3]

곡물 경계를 따라 균열 확산에 의해 발생되는 곡물간 골절

부서지기 쉬운 부분 또는 연성의 상실은 종종 경골간 골절에서 경골간 골절로 파단 모드의 변화를 동반한다.[4]이러한 변화는 불순물-원자 부서짐의 메커니즘에서 특히 중요하다.[4]또한 수소 부스러기는 화강간 골절을 관찰할 수 있는 부스러기의 일반적인 범주다.[5]

강합금, 구리합금, 알루미늄 합금, 도자기 등 다양한 소재에서 granular 간 균열이 발생할 수 있다.[6][7][3]격자 방향이 여러 개 있는 금속에서는 한 격자가 끝나고 또 다른 격자가 시작되면 골절은 새로운 곡식을 따르도록 방향을 바꾼다.이로 인해 곡물의 가장자리가 곧고 표면이 반짝거리는 상당히 들쭉날쭉해 보이는 골절이 나타난다.세라믹에서는 곡물 경계를 통해 곡물 간 균열이 전파되어 곡물을 쉽게 식별할 수 있는 부드러운 울퉁불퉁한 표면을 만들어 낸다.

두개골간 골절의 메커니즘

두개골간 균열을 식별하기는 쉽지만, 두개골간 골절과 비교해 메커니즘이 다양해 원인을 정확히 파악하는 것이 더 복잡하다.[6]곡물 경계에서 곡물 간 골절 또는 우선 균열 증식을 초래할 수 있는 몇 가지 다른 과정이 있다.[8][6]

  • 곡물경계에 위치한 2상 입자 또는 포함물질에서의 마이크로보이드 핵 및 결합
  • 높은 온도 응력 파열 조건과 관련된 곡물 경계 균열 및 캐비티 형성
  • 곡물경계에 불순물 원소가 존재하며 기체수소와 액체금속과 같은 공격적인 대기와의 연관성에 따른 연속된 곡물간 디코션
  • 곡물 경계를 따라 화학적 용해와 관련된 응력 부식 균열 프로세스
  • 순환 하중 조건
  • 소재가 연속된 곡물 사이의 소성 변형을 수용하기에 충분한 독립적인 슬립 시스템의 수가 없는 경우.이것은 결정간 골절 또는 곡물 경계 분리라고도 알려져 있다.
  • 곡물 내부보다 곡물 경계선을 따라 더 빠르게 확산
  • 곡물 경계에서 침전물의 빠른 핵화 및 성장
  • 응축균열, 즉 응축과정에 따른 균열성장은 두개골간 골절의 또 다른 예로서 거의 항상 두개골간 과정에 의해 발생한다.[6]이러한 응축 균열의 과정은 약화된 곡물 경계와 큰 곡물 크기에 의해 촉진되며, 추가로 응축이 발생하는 온도 구배와 변환 중 부피 팽창에 의해 영향을 받는다.

에너지 관점에서 보면, 그래피스 이론이 예측한 것보다 granular 간 균열 전파에 의해 방출되는 에너지가 더 높아, 균열을 전파하기 위한 추가 에너지 용어가 곡물 경계 메커니즘에서 나온다는 것을 암시한다.[9]

조간골절의 종류

granular 간 골절은 다음과 같이 분류할 수 있다.[6]

  • 조광성 간 골절은 곡물 경계 침전물의 크리프 공동화 또는 보이드 핵의 결과로 곡물 경계에서 마이크로보이드 결합이 발생하는 경우를 포함한다.그러한 골절은 표면에 보조개가 있는 것이 특징이다.조광성 간 골절은 일반적으로 저궤도 연성으로 이어지며, 더 높은 배율(1000 ~ 5000x)에서 관찰했을 때 곡물 면에 조광 위상이 나타난다.곡물 경계에서 흡착되는 불순물은 조광성 간 골절을 촉진한다.[6]
  • granular brittle fracture는 곡물 표면에 미세한 결합을 나타내는 보조개가 없는 경우를 포함한다.이러한 골절은 플라스틱이 항복하기 전의 골절 때문에 부서지기 쉽다고 불린다.[4]원인은 곡물 경계에서 부서지기 쉬운 2상 입자, 곡물 경계에서 불순물 또는 원자 분리, 환경적으로 보조되는 부서지기 등이다.[6]
  • granular 간 피로골절은 반복하중 또는 피로 때문에 적분골절이 발생하는 경우를 포함한다.이러한 특정한 형태의 곡물간 골절은 종종 부적절한 재료 처리나 곡물이 심하게 약해지는 가혹한 환경 조건과 관련이 있다.[6]상승온도(Creep), 곡물경계 침전물, 곡물경계에서의 분리를 유발하는 열처리, 환경적으로 도움이 되는 곡물경계 약화에 가해지는 응력은 곡물간 피로를 초래할 수 있다.[7]

용액과 불순물의 역할

상온에서 granular 간 골절은 일반적으로 곡물 경계에서 용액 또는 불순물의 분리에 따른 응집 변화와 관련이 있다.[10]화강간 골절에 영향을 미치는 것으로 알려진 용액의 예로는 특히 강철에서 황, 인, 비소, 안티몬이 있으며, 알루미늄 합금의 납, 수많은 구조 합금의 수소가 있다.[10]높은 불순도, 특히 수소 부서짐의 경우, 곡관간 골절의 가능성이 더 크다.[6]수소와 같은 용액은 스트레인에 의한 결원의 농도를 안정시키고 증가시켜 [11]곡물 경계에 마이크로 크랙(microcrack)과 마이크로보이드(microvoid)로 이어진다.[5]

곡물 경계 방향의 역할

granular 간 균열은 두 알갱이 사이의 공통 경계의 상대적 방향에 따라 결정된다.화강간 골절 경로는 일반적으로 가장 높은 각도의 곡물 경계를 따라 발생한다.[6]연구 결과, 경계 유형에 관계없이 20도 이하의 오방향을 가진 경계에 대해서는 균열이 절대 나타나지 않는 것으로 나타났다.[12]더 큰 각도에서 균열, 균열되지 않은, 그리고 혼합된 행동의 넓은 영역이 보였다.그 결과는 곡물 경계 균열 정도와 따라서 곡물 간 균열은 주로 경계 다공성 또는 원자 부적응의 양에 의해 결정된다는 것을 암시한다.[12]

참고 항목

참조

  1. ^ a b 노먼 E.Dolling, Mechanical Activity of Materials, Fourth Edition, Pearson Education Limited.
  2. ^ Chêne, J.; Brass, A. M. (2004). "Role of temperature and strain rate on the hydrogen-induced intergranular rupture in alloy 600". Metallurgical and Materials Transactions A. Springer Science and Business Media LLC. 35 (2): 457–464. doi:10.1007/s11661-004-0356-5. ISSN 1073-5623.
  3. ^ a b Liang, F.-L.; Laird, C. (1989). "Control of intergranular fatigue cracking by slip homogeneity in copper I: Effect of grain size". Materials Science and Engineering: A. Elsevier BV. 117: 95–102. doi:10.1016/0921-5093(89)90090-7. ISSN 0921-5093.
  4. ^ a b c Thomas Courtney, Mechanical Action of Materials, Second Edition, Weland Press, 2000.
  5. ^ a b Nagumo, M.; Matsuda, H. (2002). "Function of hydrogen in intergranular fracture of martensitic steels". Philosophical Magazine A. Informa UK Limited. 82 (17–18): 3415–3425. doi:10.1080/01418610208240452. ISSN 0141-8610.
  6. ^ a b c d e f g h i j S. Lampman, ASM Handbook Volume 11: 고장 분석 및 방지, Granular Fracture, ASM International, 2002. 641-649.
  7. ^ a b Briant, C. L.; Banerji, S. K. (1978). "Intergranularfailure in steel: the role of grain-boundary composition". International Metals Reviews. Informa UK Limited. 23 (1): 164–199. doi:10.1179/imtr.1978.23.1.164. ISSN 0308-4590.
  8. ^ 리처드 W.헤르츠버그, 리차드 P.빈킴 제이슨 L.Hertzbergy, Transformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, Fifth Edition, John Wiley and Sons Inc.
  9. ^ Farkas, D.; Van Swygenhoven, H.; Derlet, P. M. (2002-08-01). "Intergranular fracture in nanocrystalline metals". Physical Review B. American Physical Society (APS). 66 (6): 060101(R). doi:10.1103/physrevb.66.060101. hdl:10919/47855. ISSN 0163-1829.
  10. ^ a b Thompson, Anthony W.; Knott, John F. (1993). "Micromechanisms of brittle fracture". Metallurgical Transactions A. Springer Science and Business Media LLC. 24 (3): 523–534. doi:10.1007/bf02656622. ISSN 0360-2133.
  11. ^ Bönisch, M.; Zehetbauer, M.J.; Krystian, M.; Setman, D.; Krexner, G. (2011). "Stabilization of Lattice Defects in HPT-Deformed Palladium Hydride". Materials Science Forum. Scientific.Net. 667–669: 427–432. doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.667-669.427.
  12. ^ a b Rath, B. B.; Bernstein, I. M. (1971). "The relation between grain-boundary orientation and intergranular cracking". Metallurgical Transactions. Springer Science and Business Media LLC. 2 (10): 2845–2851. doi:10.1007/bf02813262. ISSN 0360-2133.