浅谈塑料制件断裂失效中的微裂纹

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塑料制件在应力作用下除出现宏观屈服和塑性形变外，还可能在微小区域内出现局部屈服或塑性变形，通常被称为微裂纹现象，也叫做银纹。微裂纹在很多断裂模式中都存在，而且不同的断裂形式出现的断口或失效的现象不一样。

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浅谈塑料制件断裂失效中的微裂纹

塑料制件在应力作用下除出现宏观屈服和塑性形变外，还可能在微小区域内出现局部屈服或塑性变形，通常被称为微裂纹现象，也叫做银纹。它是塑料在张应力作用下，出现在材料的缺陷或薄弱处，与主应力方向垂直的长条形微细凹槽。

微裂纹不同于裂纹:裂纹内部是空的，而微裂纹的质量不为零，具有一定的密度，一般微裂纹内部只有约40%的体积是空穴，微裂纹具有原始试样一半以上的拉伸强度，因此微裂纹并不一定引起断裂。两者之间又存在一定的联系:裂纹一般是通过微裂纹来扩展的。微裂纹的两个裂纹面之间有由高度取向的分子链构成的微纤束，在一定应力作用下，塑料制件一般在薄弱的区域形成微裂纹，随着应力水平额增加，微裂纹中的这些微纤束被拉断，微裂纹逐步转化为裂纹。下图是裂纹通过微裂纹扩展示意图。

引起塑料制件产生微裂纹的因素主要有外界应力和环境因素两种。由环境因素引起的开裂包括以下几种:

1)由于溶剂溶胀而产生的溶剂微裂纹

2)由非溶剂引起的环境应力开裂，非溶剂通常是指表面活性物质

3)由温度变化所引起的热应力开裂

4)由于氧化剂所引起的氧化应力开裂

塑料制件断裂模式有脆性断裂、韧性断裂、韧-脆转变、疲劳断裂、蠕变断裂、环境应力断裂等类型。微裂纹在很多断裂模式中都存在，而且不同的断裂形式出现的断口或失效的现象不一样。

1) 脆性断裂和疲劳断裂，裂纹通过单个微裂纹扩展时，在断口表面留下光滑的镜面区，而当裂纹通过微裂纹束扩展时，在断口表面留下粗糙区。

2) 在蠕变断裂的过程中，材料会出现发白的现象，这种发白的原因是材料在外界应力作用下内部出现微裂纹束，少数微裂纹通过扩展和彼此合并，材料内部出现很多空穴，导致出现发白现象。

3) 有机玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯等透明塑料出现微裂纹，微裂纹体的折光指数比聚合物本体低，因此其光学透明度下降，影响材料的使用性能。

由上可见，微裂纹的产生是我们所不希望的。在实际使用过程中，可以根据产生微裂纹的因素进行排查，如通过加速模拟找到制件的薄弱位置，组装时尽量减少外界应力的长期作用;控制好工艺条件，减少制件的内应力;做好环境监控，减少或者排除引起制件产生微裂纹的环境因素。

文章来源：《塑料》 网址: http://www.slzzs.cn/zonghexinwen/2020/1102/569.html