Das Delaminationscracking ist ein kritisches und komplexes Phänomen bei der Ausfallanalyse und Leistungskonzeption von Metallmaterialien.Es kann entweder als Vorstufe für katastrophale Strukturschäden dienen oder als Mittel zur Verbesserung der Materialleistung geniale genutzt werdenIn diesem Artikel werden systematisch die Arten, Mechanismen, Einflussfaktoren und Anwendungen des Delaminationscrackens in Metallmaterialien erläutert.Bereitstellung einer umfassenden Branchenperspektive.

1Sechs Morphologien der Delaminationsphänomene
Der Begriff Delamination umfaßt verschiedene interne Trennungsarten von Materialien, die für eine eingehende Analyse von grundlegender Bedeutung sind:
(a) Crack-Delamination (auch als Split bezeichnet): Das Hauptgegenstand der Forschung in diesem Artikel.Es bezieht sich auf die innere Trennung in Riss-haltigen Komponenten, die senkrecht zur Haupt-Rissoberfläche, aber parallel zur Rissverbreitungsrichtung ist, die eine typische Eigenschaft der anisotropen Fraktur in metallischen Materialien darstellt.
(b) Delamination des Risshalters: Die Trennfläche ist senkrecht zur Hauptrissfläche und zur Ausbreitungsrichtung.Diese Art der Delamination kann die Ausbreitung des Hauptspaltens wirksam behindern und ist vorteilhaft für die Verbesserung der Bruchfestigkeit von Strukturen unter bestimmten Bedingungen.
(c) Lamellare Rissbildung: Ein typisches Problem in der Schweißtechnik, das bei Schweißverbindungen mit dicken Platten auftritt, bei denen es zu schrittweisen Rissen entlang der Plattendicke kommt,mit einer Breite von mehr als 20 mm,.
(d) Verschleißinduzierte Delamination: Ein häufiger Ausfallmodus im Bereich der Tribologie.letztendlich zu Materialspallation führt.
e) Interlaminar Cracking in Verbundwerkstoffe: Die Hauptscheitungsart von faserverstärkten Verbundlaminaten, bezogen auf die Schnittstellentrennung zwischen Schichten.
(f) Additive Fertigungsdelamination: Ein Trennungsfehler zwischen den Schichten, der durch thermische Belastung oder schlechte Fusion beim 3D-Metalldruck verursacht wird.
2. Prozessgrundlage der Delaminationserscheinungen
Die thermo­mechanische Steuerung (TMCP) ist die Kerntechnologie für die Herstellung moderner Hochleistungs­stahlplatten.und Kühlgeschwindigkeit, kann eine verfeinerte Mikrostruktur erhalten werden, wodurch gleichzeitig die Festigkeit und Zähigkeit der Materialien verbessert werden.Dieser Prozess ist auch anfällig für die Bildung von anisotropen Eigenschaften in Materialien, einschließlich gestreifter Strukturen und kristallographischer Texturen, die unter bestimmten Bedingungen zu Anlaufstellen für die Delamination werden können.Die Entwicklung der Mikrostrukturen in Rohrleitungsstählen von traditionellen Ferrit-Perlit zu fortschrittlichen Strukturen wie modernem acicular Ferrit und Bainite wurde beobachtet, mit unterschiedlichen Strukturen mit unterschiedlicher Delaminationsempfindlichkeit.
3- Makroskopische und mikroskopische Beobachtungen der Delamination
3.1 Makroskopische Leistung
Bei praktischen mechanischen Prüfungen zeigen Delaminationsphänomene deutliche makroskopische Merkmale.Die Bruchfläche von Bruchfestigkeitsproben des Typs SE(B) aus DH36-Stahl zeigt Trennbänder senkrecht zur HauptbruchflächeBei Zugprüfungen kann der Bruch von runden Stangproben ein Radialsternmuster aufweisen, während bei flachen Plattenproben parallele Lamellbruchmuster auftreten.die den Einfluss der Probengeometrie und des Belastungszustands auf die Delaminationsmorphologie widerspiegelt.
3.2 Mikroskopische Herkunft
Mikroskopische Beobachtungen zeigen die möglichen Ursachen der Delamination.mit einer Breite von mehr als 20 mm,Die korrosierte Struktur zeigt eine typische Ferrit/Perlit-Bandstruktur.Sowohl längliche Einschlüsse als auch bandartige Strukturen bieten bevorzugte Kern- und Vermehrungsorte für die Delamination.
4. Klassifizierungsrahmen der Delamination
Basierend auf den Bezeichnungssätzen für die Orientierung der Proben in der ASTM-Norm E1823 (der erste Buchstabe gibt die Laderichtung an, der zweite Buchstabe die Rissverbreitungsrichtung);Delamination kann in drei Kategorien eingeteilt werden::
Rissdelamination: Entsprechend T-L- und L-T-orientierten Proben, wobei die Rissdelaminationsfläche senkrecht zur Rissfläche, aber parallel zur Rissverbreitungsrichtung ist.
Delamination des Rissfängers: Entsprechend T-S und L-S orientierten Proben, wobei die Delaminationsfläche sowohl der Rissfläche als auch der Ausbreitungsrichtung senkrecht ist.
Delamination in der Ebene: Entsprechend S-L- und S-T-orientierten Proben, wobei die Delaminationsoberfläche innerhalb der Hauptrissebene liegt.
Diese Klassifizierungsmethode verbindet Delaminationstypen direkt mit Standardprobenorientierungen und bietet einen einheitlichen Rahmen für die experimentelle Planung und Analyse der Ergebnisse.
5Mechanismen der Delaminationsbildung: Einfluss metallurgischer Faktoren
Die intrinsischen Eigenschaften der Materialien bilden die Grundlage des Delaminationsverhaltens, und spezifische metallurgische Eigenschaften erhöhen die Materialempfindlichkeit gegenüber der Delamination erheblich.
Bandstruktur: Ein typisches Merkmal von warmgewalztem Stahl und ein wichtiger metallurgischer Faktor, der zur Delamination führt.mit einer Breite von mehr als 20 mm,Die Unähnlichkeit dieser Struktur führt zu Unterschieden in den Materialeigenschaften in unterschiedlichen Richtungen.so dass es anfällig für Trennung entlang dieser schwachen Schnittstellen, wenn sie Belastungen in bestimmten Richtungen ausgesetzt.
Kristallographische Textur: Ein weiterer wichtiger Faktor, der die Delaminationsempfindlichkeit beeinflusst.Vor allem, wenn bestimmte Spaltflächen (z. B. {100}-Flächen) stark auf der Walzfläche konzentriert sind., kann die Zerbrechbarkeitsneigung von Materialien in der Dickenrichtung erheblich erhöhen und so die Delamination fördern.
6Temperatur und Belastung: Externe Auslöser für Delamination
Selbst wenn im Material mögliche Bedingungen für eine Delamination bestehen, sind spezifische äußere Umgebungen erforderlich, um sie tatsächlich auszulösen.Temperatur und Belastung spielen dabei eine entscheidende Rolle.
Temperatur-Effekt: Für viele Strukturmetalle, insbesondere für Körperzentrierte Kubikstähle, hat die Temperatur einen entscheidenden Einfluss auf ihr Bruchverhalten.Die typische Übergangskurve zwischen Duktil-Brei ist in eine Region des oberen Regals (duktile Region) unterteilt., eine Übergangsregion und eine unteren Schelfregion (brüchige Region).wenn das Material in einem Übergangszustand von duktil zu spröde ist.
Spannungszustandseffekt: Aus der Perspektive der Bruchmechanik sind spezifische Spannungskomponenten die direkte treibende Kraft für die Ausbreitung der Delamination.Die durchgehende Spannung σz ist der wichtigste mechanische Faktor für die Rissdelamination.Für S-L/S-T-Orientierungen fördert die In-Plane-Spannung σy die In-Plane-Delamination.
7Leistung und Einfluss der Delamination in mechanischen Prüfungen
Standardisierte mechanische Prüfungen sind die wichtigsten Mittel zur Beobachtung und Bewertung des Verhaltens der Delamination, wobei verschiedene Prüfmethoden verschiedene Aspekte der Delamination aufzeigen:
Zugprüfungen: Bei Materialien mit hoher Anisotropie können runde Stangenabdrücke sternförmige Frakturen aufweisen, während Flachplattenproben lamellare Frakturen aufweisen, die beide in der Anisotropie des Materials verwurzelt sind.
Charpy-Aufprallprüfungen: Bei Niedertemperatur-Aufprallbedingungen erscheinen auf der Bruchfläche eine große Anzahl von Trennbändern, die senkrecht zur Kerbe liegen.die den Energieabsorptionsmechanismus verändern, indem sie die Spannungsbeschränkung an der Rissspitze freisetzenBei L-S-orientierten Proben verzerrt und verzweigt die Rissvorrichtung den Hauptrissweg.deutlich erhöhte Rissverbreitungsbeständigkeit und damit höhere Aufprallenergieabsorption.
Wirkung auf die Übergangstemperatur von duktil-brüchig: Experimentelle Daten zeigen eindeutig, dass Proben mit Delamination eine signifikant reduzierte Übergangstemperatur von duktil-brüchig haben.Überprüfung des "delamination hardening"-Effekts"mikroskopische Delaminationsereignisse verbessern die makroskopische Zähigkeit von Materialien durch Linderung von Einschränkungen.
8Delaminationstärkung: Ein neues Modell für Materialdesign
Die moderne Materialwissenschaft hat sich von der einfachen Vermeidung von Defekten zur aktiven Gestaltung und Nutzung spezifischer Mikrostrukturen verschoben, und die Delaminationshärtung ist eine erfolgreiche Praxis dieses Konzepts.Durch präzise Zusammensetzung und Prozesskontrolle, können kontrollierte Schichtstrukturen in Materialien gebaut werden, um die Delaminationshärtewirkung aktiv einzuführen.
A variety of advanced high-strength steels have been developed that integrate delamination toughening with mechanisms such as transformation-induced plasticity (TRIP) and heterogeneous deformation-induced strengtheningDiese Materialien halten eine hohe Festigkeit bei und besitzen gleichzeitig eine ausgezeichnete Bruchfestigkeit, wodurch der traditionelle Kompromiss zwischen Festigkeit und Zähigkeit in Materialien gebrochen wird.
Fe-0,05C-5Mn-3Al-Legierung: Mit länglichen α' und α-Mikrostrukturen erreicht sie eine Ausfallfestigkeit von 517 MPa, eine Zugfestigkeit von 807 MPa,und eine Aufnahme von Schlagenergie von 73 J durch Rissverstopfer-Delaminationshärtung (CADT) und Split-Härtung (ST).
Fe-0,05C-5.0Mn-0,5Si-1.4Ni-0,12V-Legierung: mit ultrafeiner länglicher α-Phase und restlichen γ/α-Phasen, mit einer Ausfallfestigkeit von 745 MPa, einer Zugfestigkeit von 1199 MPa,und hervorragende Niedertemperaturzähne durch CADT.
9Schlussfolgerungen und wesentliche Erkenntnisse
Delaminationsphänomene hängen eng mit der Materialanisotropie zusammen, die durch die orientierte Anordnung schwacher Ebenen während des Walzvorgangs, spezifische Temperaturen und Spannungstriaxialität verursacht wird.aufgrund der Komplexität der Delamination selbst, die Wechselwirkung zwischen verschiedenen mikromechanischen Faktoren und Variablen und ihre Zufälligkeit, ist die Erstellung von Vorhersagemodellen äußerst schwierig.
Die Delamination (insbesondere das Spalten) bei Charpy-V-Kegel- und Drop-Weight Tear Test (DWTT) Proben wird im Allgemeinen nicht als ein wichtiges Problem bei der Materialcharakterisierung angesehen.Die Bewertung von Delaminationsereignissen bei Bruchfestigkeitsprüfungen ist jedoch aufgrund fehlender standardisierter Kriterien und Methoden für das "pop-in"-Phänomen der Delamination mit Herausforderungen konfrontiert..
Recent research on ductile delamination (DT) as an external toughening mechanism has changed the traditional perception that delamination events are directly equivalent to low fracture toughness and adverse effects on metal mechanical properties.
Die Bedeutung der in Laborprüfungen beobachteten Delaminationsereignisse für die strukturelle Integrität von realen belastungsfähigen Bauteilen hängt vom inneren Belastungszustand der Bauteile ab.Delamination zeigt eine signifikante Anisotropie des Materials.
In der Fläche kann eine Delamination (die die Materialzähne erheblich verringern kann) parallel zur Walzfläche auftreten (d. h. S-L und S-T-Orientierung).bei Anwendungen, bei denen Bauteile in der kurzen Querrichtung (Dicke Richtung) großen Zugspannungen ausgesetzt sindIn Anwendungen wie Rohrleitungen und Druckbehältern ist die Dickenrichtung in der Regel vernachlässigbar.und die Bedeutung der Delamination in der Ebene ist relativ gering.
Die Auswirkungen von Delaminationsereignissen in rauen Umgebungen (z. B. wasserstoffhaltige Umgebungen) sind nach wie vor unklar.durch Faktoren wie die Übergangstemperatur von Duktil-Breiheit (DBT) induziert, Wasserstoffbrüchigkeit (HE) und Schäden bei hohen Temperaturen; in solchen Kontexten wird Delamination jedoch auch als potenzielle Härtung oder als nützliches Phänomen interpretiert,die Notwendigkeit einer umfassenden Forschung zur Rolle der Delamination in der Schadensmechanik hervorhebt.