VoL22 No.3 韦东滨等：金属材料内部裂纹高温愈合实验研究 ·247· 异较大 其中一段裂纹接近中部愈合区的尖端部位（浸 表1试样表面不同区域化学元素含量（质量分数）半定量检 蚀)的二次电子SEM像.可以看到裂纹愈合区 测结果 城内部组织形貌与基体差异很大，晶粒尺寸明 Fig.I Semlqnantitative measured results of composi tion in 显比基体细小，而且愈合区域内部及其与基体 different areas on observed surface 的边界均有残余微孔洞存在.在文献[11,2]中针 区域 Fe C Si Mn合计 对20MMo钢观察到过类似现象，但未见文献 基体 97.591.430.570.41100 有对包括纯铜在内的纯金属进行类似的研究. 图1a阴影区 97.961.110.55038100 图1b裂纹周边阴影区98.120.910.410.56100 图4所示是含预置内部裂纹的纯铜试样在 900℃下入炉加热保温15min后裂纹区域（浸蚀） 本文认为所观察到的阴影域实际上是裂纹 的背散射SEM像，能够清晰地看到左裂纹面边 愈合过程中一个阶段的产物，在愈合处理过程 缘有规则的凸起，这似乎是一种后面称之为“分 中存在大量的原子扩散迁移，由于钢内各元素 隔墙”的现象将要出现的先兆， 分子动力学位势不同，扩散趋势不一致，Fe原子 80号钢试样于800℃下入炉加热保温15min 首先向裂纹愈合区扩散迁移，但因时间较短，处 后，预置裂纹区域（没蚀）的二次电子SEM像显 理结束后，各元素在基体与愈合区之间的分布 示出其被分隔的迹象，所观察到的裂纹段总长 都还未达到均匀化的程度，于是在背散射扫描 度约4400m,裂纹最宽处约8m,沿裂纹长度 方式下，显现出阴影域，而恰恰是这个阴影域留 方向有许多分隔墙，墙与周围基体组织连通，组 下裂纹愈合过程的踪迹.由于按本文实验方法 织形貌一致，墙厚度由2~11m左右不等，图5 预置裂纹时，裂纹尖端首先形成并可能出现压 所示是这些墙之一，本文认为这可能是裂纹愈 合的情形，所以裂纹尖端愈合程度远大于裂纹 合机理中极为重要的一个阶段，在此阶段，由于 中部，除阴影域外，仅残存一些徽孔洞而己，可 某种条件的作用，裂纹面上某些点处率先凸起 以推测欲使阴影域消失或使图1a,1c中裂纹尖 并与相对的另一面接触连接融为一体形成分隔 端阴影域内的残余微孔洞弥合，均需要在高温 墙，于是长裂纹被分隔为小段的裂纹，之后它们 下经较长时间的扩散处理. 逐渐演化为沿原裂纹长度方向分布的边缘光滑 图3反映了纯铜试样在800℃下入炉加热 的小段裂纹或圆孔洞，再后的阶段将是这些小 保温15min后内部裂纹愈合区域内填充物质的 段裂纹或孔洞的愈合， 组织形貌.处理后，此试样原预置内部裂纹区域 图6a是纯铜试样于900℃下入炉加热保温 的总体概貌是整段裂纹的中部已部分愈合，将 l5min后，所观察到的裂纹尖瑞（浸蚀）的二次 裂纹段切分为两小段明显可见的裂纹，图3是 图3纯铜试样内部裂纹愈合 图4纯铜试样内都裂纹惠合 图580号铜试样内部裂纹 域的二次电子SEM像 区城的背散射sEM像 区罐出现的分隔墙 Fig.3 Second electron image of Fig.4 Back seattered electron image Fig.5 A partition in inner erack in inner crack area in pure copper of inner crack area in pure copper 80 steel 电子SEM像：图6的是45号钢试样于1100℃下 仅依据以上实验结果作进一步的理论分析 入炉加热保温15min后，裂纹区域（未浸蚀）的 尚比较困难.虽然本文及文献[11~13)所研究的 二次电子SEM像.两图较为典型地展示了长裂 内部裂纹尺度明显大于烧结材料颗粒间空隙或 纹转变为沿原裂纹方向分布的边缘光滑的小段 金属扩散焊接中两待焊表面间缝隙，但从现象 裂纹以及圆孔洞的情形， 上看，通过高温处理或在高静水压力、大塑性变