一种基于缺口微悬臂梁的微观尺度循环裂纹扩展表征新方法及其在单晶钨与金属玻璃中的应用
材料科学
2022-08-03 v1
摘要
大多数金属的寿命受循环载荷限制，最终以疲劳失效告终。裂纹的渐进扩展会导致灾难性失效。本文提出一种利用纳米压痕仪测定微观尺度循环裂纹扩展的先进方法，该方法可表征超过 10,000 次加载循环。其采用聚焦离子束加工的缺口微悬臂梁。该方法已通过对金属玻璃和钨微悬臂梁的循环弯曲实验得到验证。实验揭示了两种样品在寿命期内的稳定裂纹扩展。由于不存在位错，金属玻璃表现出较低的塑性，但显示出由变形引起的剪切。测试中确定的裂纹扩展速率遵循 Paris 幂律关系。结果可靠、可重复，并与宏观实验装置具有可比性。由于该方法的灵活性，它适用于表征特定的微观结构特征，如单相、晶界或不同晶粒取向。
引用
@article{arxiv.2208.01603,
title = {A new method for microscale cyclic crack growth characterization from notched microcantilevers and application to single crystalline tungsten and a metallic glass},
author = {S. Gabel and B. Merle and E. Bitzek and M. Göken},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.01603},
year = {2022}
}