Особенности взаимодействия трещин с наклонными границами зерен в Al при хрупком разрушении

В лаборатории компьютерного конструирования материалов на основе молекулярно-динамического моделирования изучено распространение трещин в бикристаллах Al с наклонными границами зерен при одноосном растяжении. Выявлено, что распространению трещины всегда предшествует скачкообразный рост атомного объема в области ее вершины вследствие формирования нанопоры. Начало распространения трещины или возобновление ее движения после остановки всегда сопровождается достаточно быстрым падением атомного объема в ее вершине. Показано, что трещина может вызывать существенную миграцию границы зерен. Величина миграции границы зерен увеличивается с уменьшением угла разориентации зерен. Обнаружено, что наклонные границы зерен с углами разориентации более 20 градусов полностью блокируют прохождение трещины в соседнее зерно. При меньших углах наклона трещина временно останавливается на границе зерен. Продолжительность ее остановки возрастает с увеличением угла наклона.

Рисунок. Фрагмент структуры образцов с углами разориентации зерен 20° (а), 40° (б) при деформациях 6.43 и 5,74 %, соответственно. Зеленым, красным, серым и фиолетовым показаны атомы с ГЦК симметрией ближайшего окружения, ГПУ симметрией ближайшего окружения, с неопределенной симметрией и атомы, через которые мигрировала ГЗ, соответственно.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН (проект FWRW-2021-0002).

Результаты опубликованы в журнале Nanoscience and Technology: An International Journal  (IF 1.3, Q3).

Kryzhevich D.S., Korchuganov A. V., Zolnikov K.P. Crack interaction with tilt grain boundaries in brittle fracture of aluminum // Nanoscience and Technology: An International Journal. - 2023. - V. 14(4). - P. 87-95.
https://doi.org/10.1615/NanoSciTechnolIntJ.2023047562