某型导弹发射装置用压气阀断裂分析

某型导弹发射装置用压气阀在进行气密性检验时发生断裂.本文对失效压气阀的外观与化学成分进行了检查,采用扫描电镜对失效件原始断口与人工打开断口的宏微观形貌进行了观察,并对失效件与同批次完好件的金相组织、硬度及氢含量进行了测定与对比分析.结果表明,该压气阀失效机制为氢脆断裂,硬度和氢含量的偏高是造成失效的主要原因.零件在表面处理工序后除氢不彻底造成了零件氢含量偏高.     

基于动力学的导弹发动机故障分析

本文对某发动机简体爆破故障原因进行了分析。裂纹形态观察理论分析、动力学仿真和验证试验结果表明，导弹在发射筒内与螺旋导轨多次撞击而产生的冲击载荷作用于导弹发动机筒体，形成的扭转应力波的叠加导致局部应力过大是导弹发动机简体破裂的主要原因。根据故障分析结论，提出了预防和解决该故障的相应可行措施：改发射方案为发射筒内变距螺线起旋，以便从源头降低冲击载荷；在结构主应力反射点上人为制造局部自由端，避免筒壁上的主应力叠加点形成应力峰值叠加；在传力路线上加入内衬材料，从而达到降低应力波强度的目的；采用变截面旋压技术加工发动机壳体，以提高壳体局部强度。     

发动机气缸体泄漏原因分析

发动机气缸体在南海试验时发生泄漏故障。对气缸体气道表面形貌、裂纹形态及裂纹断口进行了宏微观观察、能谱成分分析,对气缸体的金相组织及硬度进行了检查。结果表明:气缸体的裂纹性质为应力腐蚀开裂;由于气道表面残留高浓度的Cl-以及材料具有较高的应力腐蚀敏感性,使得气缸体在残余应力作用下发生应力腐蚀开裂。要预防气缸体发生应力腐蚀失效,可采取加强清洗以减少Cl-的残留、改善材质状态或更换材料以降低其应力腐蚀敏感性等措施。     

换热器波纹管失效分析

某种换热器的主要换热元件波纹管使用后发生严重损坏。采用光学显微镜、扫描电镜和X射线能谱（EDS）等手段对失效波纹管进行断口宏、微观分析、能谱分析、金相检验及化学成分分析,以确定其失效原因。结果表明：该波纹管的失效性质为应力腐蚀,波纹管断口形貌以沿晶断裂为主,断口上可见明显的腐蚀产物,断口内壁有明显的腐蚀坑和由腐蚀坑发展的裂纹,能谱分析结果表明断口腐蚀产物中含有一定量的S和Cl元素;分析认为波纹管在加工过程中的残余应力和使用环境中的Cl-是导致其发生应力腐蚀的主要原因,此外材料中Cr含量偏低也是导致其发生应力腐蚀的另一原因。     

某核电站厂用水泵螺母断裂原因分析

某核电站厂用水泵法兰螺母开裂,通过外观及断口形貌观察、化学成分分析、显微组织分析和力学性能等测试,得出结果:泵法兰螺母为应力腐蚀开裂;主要原因是材料存在缺陷,大量铁素体沿螺母纵向呈带状分布,颗粒状碳化物沿晶界析出,组织异常导致材料有较大的应力腐蚀敏感性,在环境和应力的作用下发生应力腐蚀开裂。     

发射装置壳体黑斑分析

导弹发射装置的质量关系到载机和导弹的安全。对某型发射装置中作为主要构件的导轨出现的黑斑进行了分析,得出了失效原因:导轨位置切削变形量大,成型铣加工精度较低,碱洗时腐蚀程度较重,同时造成较多杂质附着,改变了阳极氧化条件,形成氧化膜表面的黑斑。     

汽车下摆臂与车架连接螺栓断裂分析

汽车在路试行驶了约28 km后,下摆臂与车架连接螺栓发生断裂。通过对螺栓断口进行宏微观观察、能谱分析,对断口附近材料进行硬度和金相检查,分析研究螺栓断裂的性质和原因,并提出改进措施。结果表明:螺栓断裂性质为低周疲劳断裂;导致螺栓断裂的原因是装配时的预紧力不足,且行驶路况较差,导致受到双向弯曲交变应力和较大冲击载荷;严格控制装配工艺,避免预紧力不足而产生螺栓松动。     

不锈钢换热管泄漏失效的原因

某化工企业多台管壳式换热器在服役3～4 a后陆续发生泄漏,拆卸后检查发现换热器内部大量304不锈钢换热管存在开裂或穿孔现象。通过宏观形貌分析,扫描电镜及能谱分析,金相检测,化学成分分析、晶间腐蚀试验、残余应力测试等手段对不锈钢管失效原因进行分析。结果表明：换热管出现穿孔和开裂失效的主要原因是材料发生了晶间腐蚀及应力腐蚀。换热管材料304不锈钢具有晶间腐蚀敏感性,换热管内外壁都存在明显的残余拉应力,且介质中存在S、Cl等腐蚀性元素,换热管材料同时具备以上3种应力腐蚀开裂的必要条件而发生应力腐蚀开裂。     

机载导弹发射装置粘着磨损分析

本文介绍了两个型号的机载导弹发射装置运动机构摩擦副发生失效的现象。对A型发射装置,进行了大量的验证试验,并对锁制机构进行了理论计算和摩擦副表面扫描电镜观察;对B型发射装置的运动副表面形貌进行了分析,结果表明二者摩擦副均发生了粘着磨损。依据粘着磨损发生的机理,结合实际工况,分析了锁制机构和B型发射装置相关摩擦运动副发生粘着磨损的影响因素。并采取有效措施更换摩擦副对偶材料,在摩擦副表面喷涂固体润滑剂等方法进行了改进。大量的试验验证表明改进措施正确、有效,为今后发射装置摩擦副避免粘着磨损提供了设计和工程应用依据。     

M3×10 mm十字槽沉头螺钉断裂分析

某发射装置中的1Cr17Ni2钢M3×10 mm十字槽沉头螺钉,在使用中发生断裂。为了确保该发射装置可靠运行,对该螺钉断裂展开了分析和研究。观察了金相组织、测试了硬度,其均符合HB1-206-2002标准要求。通过体视镜对螺钉断口及未断裂螺钉十字槽进行了宏观形貌观察,发现断裂部位存在锈蚀痕迹,而未断裂螺钉十字槽底部已出现裂纹。进一步对断口微观形貌进行了观察与分析,发现断口无明显塑性变形痕迹。能谱分析结果显示,断口区域存在大量Cl~-,可判断失效原因为应力腐蚀破坏。建议调整冲压工艺、降低表面拉应力,避免出现应力腐蚀现象,确保发射装置运行可靠性。     

火电厂四大管道主阀门缺陷形成及损伤行为分析

四大管道主阀门的服役性能影响着火电机组的正常运行,服役过程中主阀门形成的各种不同缺陷会给机组运行带来安全隐患。本文结合火电厂四种主阀门的工作原理、服役特点,综述了服役前后这些阀门的主要缺陷类型、形成机理以及损伤机制;总结了主阀门各种原始缺陷、局部应力集中,组织性能退化等对阀门服役性能的影响,并对阀门中各种常见的应力腐蚀和疲劳失效问题进行分析,阐述了相应的治理措施。     

Surface destructive mechanism on high-temperature ablation, supersonic-erosion, dreg-adherence and corrosion

The exhaust and flame from a supersonic airborne missile high-energy smoke-born engine (SAMHSE) may lead to high-temperature ablation, supersonic-erosion, dreg-adherence (HTASED) and corrosion on the launcher slide track, causing serious problems to the operation and decreasing the lifetime of the launcher. Therefore, it is imperative to study the destructive mechanism so as to guarantee the smooth operation and increase the lifetime of military equipments. Accordingly, HTASED and corrosion were systematically observed and analyzed with the emphasis placed on the mechanism investigations making use of a series evaluation tests, typical missile engine simulation tests, national military standard methods, scanning electron microscopy and electrochemical corrosion tests. It is found that the thermal impact of high-temperature flame and supersonic erosion of corrosive melting particle jet of the SAMHSE lead to surface defects of micro-cracks, denudation and corrosive residue. Some defects reach to metal base becoming to "corrosive channels". Repetitive HTASED may cause ablation-adhesion fatigue stress, which enhances the surface corrosion and destruction. HTASED and corrosion are related to the type of a SAMHSE fuel and experience of the launcher. Surface destruction is related to synergistic effects of the HTASED. The ablated and failed Al or steel surface is liable to electrochemical corrosion characterized by pitting in humid and salt-spray environment.     

某无人机螺旋桨联接螺栓断裂失效的多学科分析与改进

某型无人机在试飞试验中螺旋桨的4根30Cr Mn Si A联接螺栓发生早期断裂失效故障。综合材料失效分析、表面完整性分析、断裂强度分析、结构动力学分析、载荷-时间历史分析、螺纹联接设计分析和螺纹加工工艺分析的多学科分析方法,确定了造成接螺栓早期断裂失效的多重因素。结果表明,除4号螺栓外,其余3根螺栓均属于疲劳断裂失效。造成疲劳断裂的主要原因如下:该无人机海运中联接螺栓未进行腐蚀防护,导致螺栓遭受了海洋大气环境腐蚀,加上较大的螺栓预紧力,螺纹根部产生了腐蚀剥落和应力腐蚀损伤,大幅降低了螺栓的抗疲劳性能;试飞时发动机工作转速与螺旋桨的1节径3阶模态固有频率吻合,致使螺旋桨产生了共振,从而使联接螺栓遭受了共振疲劳载荷作用。在此基础上提出抗疲劳建议:在储运和使用中对螺栓进行腐蚀防护;避免发动机长时间工作在共振转速附近;应采用滚压加工螺纹以提高螺栓的疲劳强度;调整螺旋桨盘螺栓孔的位置,降低螺栓工作载荷;将螺钉联接设计改为螺栓联接设计,以避免铝合金内螺纹变形;适当减小螺栓预紧扭矩,以降低疲劳载荷的平均应力水平。     

空调用电子膨胀阀应力腐蚀外漏原因分析

空调用电子膨胀阀在售后频繁出现外漏失效。采用扫描电镜、能谱分析、断口金相检验等分析方法,发现泄漏以阀体内侧为源,断面呈现沿晶脆性断裂及冰糖状腐蚀特征,析出大量氯化物,在阀体外表形成垂直于焊缝的多处近平行裂纹。金相组织评定显示晶间腐蚀倾向弱,为活化环境下的应力腐蚀失效。追溯制程发现清洗剂变质试验分解出Cl-,将电子膨胀阀浸入可再现售后失效。结合失效机理,制定辅料试验、残留标准,并进行外壳深冲、激光焊接约束拉应力控制,可有效防止故障发生。     

Hydrogen-induced stress corrosion cracking studied by the novel tuning-fork test method

A novel tuning-fork test method was developed to study hydrogen-induced stress corrosion cracking of high-strength steels. Special tuning-fork specimens are designed to enable accurate stress adjustment via constant displacement under cathodic hydrogen charging conditions. In this study, the testing method is further developed, making the potentiostatic hydrogen charging possible through the modifications of the corrosion cell. Different direct-quenched, low- and medium-carbon steel grades, with a hardness range of 300–550 HBW, are investigated with both galvanostatic and potentiostatic hydrogen charging techniques. For each steel grade, the lowest fracture stress and highest no-fracture stress are determined. Both hydrogen charging techniques produce similar results, and it is observed that the fracture stress decreases with the increase in hardness. However, the potentiostatic technique produces larger differences between the lowest fracture stress results, thus having a better resolution.     

2A12铝合金外套螺母裂纹分析

飞机氧气导管2A12铝合金外套螺母在服役过程中出现裂纹。通过外观观察、断口宏/微观观察、金相组织检测、化学成分分析等方法，对外套螺母裂纹的产生环节和开裂原因进行分析。结果表明:外套螺母裂纹为应力腐蚀所致，裂纹呈分叉状，断口具有泥纹花样的腐蚀产物；应力腐蚀裂纹主要应力来源为外套螺母在装配连接过程中产生的周向应力；应力腐蚀裂纹源头主要出现在外套螺母的螺纹前几扣和端面部位；端面变形磨损或螺纹配合磨损引起局部膜层损伤和抗腐蚀能力下降，是导致该处成为应力腐蚀裂纹源头的主要原因。     

高压内置式电磁先导气阀的设计与仿真

综合动力系统是在机载导弹弹射发射装置中采用的一种新型气压传动系统,它以高压冷气作为动力源,整个系统本身既是传动装置又是储能装置,而其中关键的控制部件是高压内置式电磁先导气阀.本文对高压内置式电磁先导气阀的结构进行了分析并建立了数学模型,在此基础上进行了仿真分析并研制了样机.     

电化学充氢条件下TWIP钢应力腐蚀敏感性的研究

通过慢应变速率拉伸和观察断口形貌等方法,研究了TWIP钢在电化学充氢条件下的应力腐蚀敏感性.结果表明,在电化学充氢条件下,TWIP钢具有应力腐蚀敏感性.恒定应变速率6.67×10-6 s-1时,具有单向奥氏体结构的TWIP钢有较小的应力腐蚀敏感性,具有形变孪晶的TWIP钢有较高的应力腐蚀敏感性.这是因为孪晶的形成导致氢在局部浓度更高,因而促进了局部塑性变形,降低了内氢压,导致TWIP钢的应力腐蚀敏感性上升.     

钛合金阀门抗冲击性能分析

以角型截止阀为例,采用响应谱分析方法对其模态和抗冲击性能进行分析,得到钛合金阀门的模态频率和三向应力,采用试验方式对其抗冲击性能进行验证。同时针对同一结构的角型截止阀,采用不同类型的常用材质进行抗冲击分析,得到不同材质对阀门抗冲击性能的影响。结果表明:响应谱数值分析方法可为阀门的抗冲击性能提供有效的参考;模型受冲击作用时,应力分布受结构影响较大,受材料影响较小,最大应力值受材料影响较大;相同结构不同材质的阀门抗冲击性能由高到低依次为TA31、TA2、QAl10-5-5和06Cr19Ni10。采用模拟分析和试验验证的方式对阀门的抗冲击性能进行分析研究,为该类阀门的工程化设计提供参考。     

废气再循环单向阀阀片失效分析及腐蚀防护

目的 明确废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)单向阀阀片的腐蚀失效机理及防护涂层的失效过程,提高其服役寿命和可靠性。方法 利用电火花直读光谱仪、金相显微镜、体视显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等对EGR单向阀阀片断裂件进行失效分析,表征其化学成分、宏观腐蚀形貌、微观腐蚀形貌及腐蚀产物的元素分布,明确失效机制。采用电化学测试方法和浸泡试验对比研究了3种涂层防护的有效性,包括聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)、淬火–抛光–淬火(Quench-Polish-Quench,QPQ)+PTFE和聚酰胺酰亚胺涂层,揭示EGR单向阀阀片的腐蚀失效机理及防护涂层的失效过程。结果 EGR单向阀阀片表面及断口腐蚀严重。随着浸泡时间的延长,3种涂层的吸水率增加。涂层电容增大而电荷转移电阻减小,涂层的防护性能降低。30 d的浸泡试验结果显示,聚酰胺酰亚胺涂层的耐蚀性最好,涂层剥落少,其次是PTFE涂层,而QPQ+PTFE涂层的耐蚀性最差,涂层大面积脱落且划痕处和阀片边缘出现了明显的腐蚀产物。结论 EGR单向阀阀片断裂的主要原因是腐蚀降低了单向阀阀片的承载能力,在应力作用下发生断裂而失效;受涂层厚度限制,3种涂层在浸泡24 h后均发生溶液渗入涂层到达涂层/金属基体界面的过程,涂层的耐渗水性能低。聚酰胺酰亚胺涂层和PTFE涂层可以作为防护涂层,能在一定程度上提高单向阀的服役寿命。