Meccanismi di danno da fatica corrispondenti a differenti angoli di inclinazione del CTB e asse di carico del bicristallo di rame. Credito:IMR
I bordi del grano sono ampiamente distribuiti nei cristalli metallici e hanno un impatto importante sulle loro proprietà meccaniche. Tra questi, i bordi di grano ad alto angolo (HAGB) possono rafforzare i materiali metallici, ma la concentrazione di sollecitazioni in HAGB porta spesso a danni da fatica e crepe. Data la particolarità dell'interazione tra i bordi gemelli (TB) e le dislocazioni, vale la pena chiarire se la TB resiste o meno alla fessurazione da fatica.
Negli ultimi dieci decenni, il gruppo di ricerca del Prof. Zhang Zhefeng dell'Istituto di ricerca sui metalli (IMR) dell'Accademia cinese delle scienze ha condotto studi sistematici sui comportamenti di criccatura da fatica di vari TB e recentemente sono stati pubblicati alcuni nuovi progressi in Progressi nella scienza dei materiali .
I ricercatori hanno scoperto che l'angolo compreso tra la TB coerente (CTB) e l'asse di carico gioca un ruolo decisivo nel danno da fatica. Quando il CTB e l'asse di carico hanno un angolo di interazione compreso tra 20 o 70 gradi, le cricche da fatica iniziano preferenzialmente lungo il CTB. In altri casi, le cricche da fatica iniziano preferenzialmente lungo le fasce di scorrimento.
Quando la TB incoerente (ITB) è perpendicolare all'asse di carico, le dislocazioni possono accumularsi facilmente all'ITB, portando alla fessurazione preferenziale all'ITB. Quando l'ITB è parallelo o inclinato all'asse di carico, la compatibilità di deformazione sull'ITB è migliore e la fessurazione da fatica si verifica preferenzialmente lungo la fascia di scorrimento.
La fessurazione da fatica alla TB nel policristallo è correlata all'energia di faglia di impilamento (SFE) e all'orientamento. Più basso è l'SFE, maggiore è la differenza di orientamento tra i due lati di TB, più facile è la fessurazione da fatica lungo TB; e al contrario, la fascia antiscivolo è più soggetta a screpolature da fatica. In termini di differenza del fattore di Schmid (ΔΘ) e SFE, è stato stabilito un criterio quantitativo per la fessurazione da fatica.
In combinazione con studi precedenti sui comportamenti di criccatura a fatica di HAGB e GB a basso angolo (LAGB), è possibile determinare che la resistenza a criccatura a fatica di diversi GB diminuisce in un ordine di HAGB> TB> LAGB, mentre la criccatura di TB o meno dipende da SFE e orientamento cristallografico.
Comportamento al danno da fatica di ITB nel bicristallo di rame a diverse angolazioni rispetto all'asse di carico. (a,b) ITB è perpendicolare all'asse di carico; (c,d) ITB si inclina rispetto all'asse di carico. Credito:IMR
Effetto sinergico dell'impilamento dell'energia di faglia e dell'orientamento del cristallo sul comportamento di criccatura a fatica della lega di rame policristallino. Credito:IMR
Resistenza alla fatica di diversi tipi di GB:LAGB> TB> HAGB. Credito:IMR
