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Chinesische Forscher-Studie Nano--Schuppe Deformation der Bruch-Spitze

Published on October 10, 2012 at 5:20 AM

Der Bruch von Materialien ist ein sehr wichtiger Punkt für die strukturellen und Funktionsmaterialien. Bruch-Spitze Verhalten gehört zu den grundlegendsten Problemen in der Bruchmechanik. Viele theoretischen und experimentellen Untersuchungen sind durchgeführt worden, um den Effekt von Bruchspitze Deformationsbereichen zu verstehen.

Dieses zeigt: (a) TEM-hellbereich Bild eines Mikrorisses in Einzelkristall Silikon; (b) HRTEM-Bild einer Bruchspitze (eingepackter Bereich in Abbildung A); (c) Scherspannungsbereich einer Bruchspitze; und (d) Spannungabstand Kurven auf dem Bruchflugzeug. Kredit: ©Science China-Druckerei

Jedoch ist direktes nanoscale Maß von Spannungsbereichen um die Bruchspitze nicht noch, trotz vieler Jahre der Forschung erzielt worden. Professoren Zhao ChunWang und Xing YongMing von Innere- MongoleiTechnischer Hochschule legten dar, um dieses Problem anzugehen. Sie nahmen eine Kombination der hochauflösenden Transmissions-Elektronenmikroskopie (HRTEM) und der geometrischen Phasenanalyse (GPA) an und bildeten die nahen Atom-schuppe Spannungsbereiche einer Bruchspitze ab. Ihre Arbeit, betitelt „Quantitative Analyse von nanoscale Deformationsbereichen einer Bruchspitze in Einzelkristall Silikon“, wurde in WISSENSCHAFTS-CHINA-Physik, -mechanikern u. -astronomie veröffentlicht. 2012, Vol. 55(6).

Obgleich der Bruch von Materialien ein Teil unserer täglichen Erfahrung ist, ist der Prozess nicht verstanden wohles. Die Effekte des Bruchs der Materialien liegen auf makroskopischen Schuppen auf der Hand, aber die Dynamik des Bruchs, die zu solches Versagen führen, wird völlig durch das Verhalten des Materials am Klein geregelt. Deformationsbereiche einer Bruchspitze wurden unter Verwendung HRTEM geprüft, das ein in zunehmendem Maße leistungsfähiges Hilfsmittel für das Messen von Deformationsbereichen am nanoscale wegen der Entwicklung von quantitativen Bildberechnungsmethoden wird. Eine solche Technik ist GPA, das an einer großen Vielfalt von Anlagen, wie Versetzungen, Quantumspunkten, nanowires, nanoparticles, Heterostrukturen, Niedrigwinkel Kristallgrenzen, Usw. angewendet worden ist. Die aktuelle Arbeit stellte eine HRTEM-Untersuchung eines Bruches des Modus II in Einzelkristall Silikon dar. Zuerst wurde ein Mikroriß in Einzelkristall Silikon unter Verwendung TEM unter niedriger Vergrößerung gefunden (Abbildung A). Zweitens wurde die Bruchspitze lokalisiert und ein höheres Bild der Vergrößerung HRTEM erhalten (Abbildung B). Drittens wurde die GPA-Methode eingesetzt, um die Spannungsbereiche des Bruchspitze Bereiches vom HRTEM-Bild abzubilden (Abbildung c). Weil die HRTEM-Bilder an der nahen Atom-schuppe sind, ist die Spannungskarte auch an der nahen Atom-schuppe. Die Maße zeigten, dass die Spannung an der Bruchspitze reine Scherspannung war, und folglich wurde der Mikroriß da ein Bruch des Modus II gekennzeichnet. Schließlich wurden die experimentellen Spannungswerte auf dem Bruchflugzeug mit theoretischen Vorhersagen von der linearen elastischen Bruchmechanik extrahiert und verglichen (Abbildung d). Der Vergleich zeigt, dass die Versuchsergebnisse auf dem Bruchflugzeug mit den theoretischen Vorhersagen bis 1 nm von der Bruchspitze übereinstimmen.

Bis jetzt hat eine experimentelle Forschung auf dem Gebiet einer Mikrorisse hauptsächlich sich auf Inbetriebnahme, Extension und Morphologie an einer großen Vielfalt von Schuppen konzentriert. Professor Zhao ChunWang und seine Gruppe haben mit quantitativer Analyse von nanoscale Deformationsbereichen von Bruchspitzen vorangegangen und eine effektive Methode entwickelt, um die Deformation von Bruchspitzen an einem kleinen Maßstab sehr zu analysieren. Mit weiterer Entwicklung von HRTEM, werden Maß und Analyse von Deformationsbereichen an der Atomschuppe möglich. Atombindung und Atombewegung vor der Bruchspitze werden auch quantitativ analysiert möglicherweise.

Dieses ist eine wichtige Entwicklung in der jüngsten Geschichte der Bruchmechanik. Die Forscher schlagen vor, dass die nächsten Schritte in ihrer Arbeit, mehr Materialien zu prüfen und auch zu versuchen sind, die Deformationsbereiche einer dynamischen Bruchspitze zu messen. Diese zukünftigen Bemühungen sind ein wichtiger Auftrieb zur Bruchmechanik- und Materialphysik.

Quelle: http://www.imut.edu.cn

Last Update: 10. October 2012 06:23

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