Murtumismekaniikasta on kehittynyt viimeisen 50 vuoden aikana tehokas työkalu kriittisten komponenttien rakenteellisen eheyden arvioimiseen. Nykyiset kokeelliset karakterisointimenetelmät soveltuvat kuitenkin lähinnä makroskooppisesti homogeenisille materiaaleille. Tässä työssä keskitytään eriparihitsausliitosten murtumismekaanisten karakterisointimenetelmien tutkimiseen, sekä hitsausliitoksen kovan ja pehmeän vyöhykkeen rajapinnan ominaisuuksiin. Tavoitteena on tutkia lujuusepäsovun ja särön polun vaikutusta Alloy 52 eriparihitsausliitoksen murtumissitkeyteen. Tämä väitöstyö perustuu kolmeen lehtiartikkeliin, jotka ovat julkaistu murtumismekaniikan alan tieteellisissä lehdissä. Työn tekijä on näiden julkaisujen pääkirjoittaja.

Lujuusepäsopu vaikuttaa plastiseen η-kertoimeen, jota käytetään murtumissitkeyden määrittämiseen. Tulokset osoittavat, että plastiset η-kertoimet, jotka ovat määritetty kovan ja pehmeän materiaalin rajapinnalla, vastaavat makroskooppisesti homogeenisille materiaaleille määritettyjä arvoja. η-kerroin muuttuu, kun etäisyys särön ja pehmeä/kova-rajapinnan välillä kasvaa. Suurin ero η-kertoimessa havaitaan, kun plastisen muodonmuutosvyöhykkeen uloin reuna saavuttaa pehmeän ja kovan materiaalin rajapinnan. Mitä kauempana särö on tietystä heikosta vyöhykkeestä ja särö kasvaa kohti tätä vyöhykettä, sitä suurempi on murtumissitkeys. Tämä pätee sekä sitkeän että hauraan murtuman alueella. Huomionarvoista on, että särö jatkaa kasvua tiettyä heikkoa vyöhykettä pitkin, vaikka vieressä on pehmeämpi vyöhyke. Tässä työssä kehitettiin malli, jolla kuvataan särön paikan vaikutusta hitsausliitoksen murtumissitkeyteen. Malli soveltuu tapauksiin, joissa murtuman ydintyminen tapahtuu tietyssä spesifissä alueessa, esim. hitsausliitoksen heikoimmassa vyöhykkeessä.

Työn tulokset osoittavat, että nykyisiä homogeenisille materiaaleille kehitettyjä murtumismekaanisia menetelmiä voidaan soveltaa eriparihitsausliitoksille, ja tulokset vaikuttavat eriparihitsausliitosten turvallisuusanalyysien tehokkaampaan toteuttamiseen. Työn tuloksia voidaan myös hyödyntää parempien karakterisointityökalujen kehittämiseen hitsausliitoksille. Jatkotutkimuksissa tulee keskittyä erilaisten eriparihitsausliitosten tutkimiseen, jotta pystytään tutkimaan eriparihitsausliitosten murtumista erilaisissa olosuhteissa.