長期以來，對材料動態(tài)載荷引起的損傷進行準確建模和預(yù)測一直被證明是一項艱巨的任務(wù)。對死后回收的樣品進行檢查無法捕獲空穴成核和生長隨時間的演變，并且由于缺乏高分辨率、原位、時間分辨的實驗數(shù)據(jù)，分析模型的嘗試因必須做出簡化假設(shè)而受到阻礙。
近日，洛斯阿拉莫斯國家實驗室Saryu Fensin對在沖擊載荷下經(jīng)歷剝落的延性金屬中的早期空洞生長進行了原位、時間分辨、高分辨率測量。這些新數(shù)據(jù)旨在填補研究人員對動態(tài)損傷演化理解的空白，為當前的空洞損傷模型提供信息，并促進新模型的開發(fā)。
文章要點
1）研究人員專注于鎂中的高保真度（～1.6-μm 空間分辨率）空隙分布數(shù)據(jù)，由于對其高各向異性的影響感興趣，因此選擇鎂作為模型材料。此外，人們對其在剝落條件下的行為表現(xiàn)出了極大的興趣 ，并且其對金屬的低吸收長度使其特別適合在動態(tài)壓縮扇區(qū) (DCS) 可用的 X 射線能量和通量下進行實驗。雖然射線照相數(shù)據(jù)以前已用于研究動態(tài)斷裂和裂紋擴展 ，但這些實驗尚未用于研究金屬中剝落驅(qū)動的空洞演化。
2）還有其他研究金屬散裂的嘗試使用了質(zhì)子射線照相術(shù)，但至關(guān)重要的是，這種方法在可實現(xiàn)的空間分辨率方面受到限制 [最大60 μm]，將先前的分析限制在散裂層的規(guī)模上 (～ 0.6至1 mm），而不是在單個空隙水平上成核和生長。
3）在使用 X 射線衍射來研究金屬中的時間分辨散裂方面已經(jīng)做了一些工作，但這些數(shù)據(jù)嚴重缺乏對空隙分布、形狀和生長的直接測量。研究人員對鎂的散裂測量作為不同微觀結(jié)構(gòu)的函數(shù)，證明了損傷演化對微觀結(jié)構(gòu)和載荷方向的依賴性，突出了與預(yù)測模型中經(jīng)常做出的簡化假設(shè)的分歧。
4）研究還表明，僅剝落強度并不能很好地指示空洞損傷將如何演變，這強調(diào)了這些類型的高分辨率原位測量對于獲得剝落過程中材料行為的完整圖像的重要性。這些數(shù)據(jù)為迄今為止仍以近似值為特征的制度提供了重要的見解。
參考文獻
Brianna MacNider, et al, In situ measurement of damage evolution in shocked magnesium as a function of microstructure, Sci. Adv. 9 (45), eadi2606.
DOI: 10.1126/sciadv.adi2606
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi2606
