Characterization by X-ray computed tomography of decohesion, porosity growth and coalescence in model metal matrix composites

• Published in: Acta materialia 2001-06, Vol.49 (11), p.2055-2063
• Main Authors: Babout, L., Maire, E., Buffière, J.Y., Fougères, R.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Applied sciences; Coalescence; Computerized tomography; Condensed matter: structure, mechanical and thermal properties; Damage; Ductile; Ductility; Engineering Sciences; Exact sciences and technology; Fatigue, brittleness, fracture, and cracks; Growth (materials); Materials; Mechanical and acoustical properties of condensed matter; Mechanical properties of solids; Metals; Metals. Metallurgy; Physics; Porosity; X ray analysis
• ISSN: 1359-6454; 1873-2453
• DOI: 10.1016/S1359-6454(01)00104-5

Damage mechanisms of model materials have been studied using in situ tensile tests coupled with high resolution X-ray tomography. This non destructive technique revealed that 50% of the particles were pre-damaged by the extrusion. The initiation and growth phases of the damage process were quantified using the three dimensional images. The growth phase, measured both locally (on isolated particles) and globally (in the entire block) was compared with the Rice and Tracey prediction which was shown to overestimate the global prediction and to give a reasonable agreement of the local growth rate. Discrepancies between prediction and experiments could be partly quantified by introducing the effect of the growth threshold in the Rice and Tracey analysis. The scatter in the measured thresholds and growth rates were attributed to local crystallography and to local spatial arrangement effects. Les mécanismes d'endommagement dans un composite modèle ont été étudiés par des essais in situ couplés à des analyses en tomographie x haute résolution. Cette technique a révélé que 50% des interfaces particules/matrice sont pré endommagées durant l'extrusion du matériau. Les phases d'amorçage et de croissance de l'endommagement ont été quantifiées grâce aux images tridimensionnelles obtenues. La croissance a été mesurée localement (sur des particules isolées) et globalement (sur l'ensemble du bloc étudié) et comparée avec la prédiction de Rice et Tracey. Cette prédiction surestime l'évolution globale et donne une bonne estimation du taux de croissance local. Les différences entre prédiction et expérience sont partiellement quantifiées en introduisant l'effet des seuils de croissance dans l'approche de type Rice et Tracey. La dispersion des seuils et des taux de croissance est attribuée à des effets de cristallographie locale et d'arrangement spatial des particules.