船用柴油机排气阀的断裂失效分析

对船用4Cr9Si2钢断裂柴油机排气阀进行了金相组织、扫描电镜、金属流线及断口分析和硬度检测.结果表明,阀体材料的化学成分、断裂阀杆表面硬度符合产品的技术要求.断裂过程的形成是由中阀杆圆柱表面上的氧化皮向基体扩展作用不均匀,首先在阀杆表面形成浅沟形开裂,逐渐发展成较深的裂纹,最终导致阀杆的疲劳断裂.材料的断裂方式为高温腐蚀疲劳,断裂原因为材料的高温腐蚀疲劳性能不能满足排气阀高温腐蚀运行工况的要求.     

火电厂发电机组汽轮机阀杆断裂分析

通过对断裂阀杆进行化学成分分析、宏观检查、金相显微组织观察与分析以及硬度测试,分析汽轮机阀杆的断裂原因。结果表明,受检汽轮机主汽阀杆退刀槽外表面存在明显的加工刀痕,增大了应力集中,并使裂纹源提前产生。材料的有害元素P含量偏高,使材料的抗疲劳强度下降。阀杆在拉压应力和交变热应力的作用下,退刀槽处引起应力集中,导致疲劳裂纹源产生,造成阀杆脆性断裂。     

后桥半轴断裂失效分析

采用断口宏微观分析、金相组织及硬度检查等手段对汽车后桥半轴断裂性质进行理化分析。结果表明,半轴首先在花键根部发生了大应力的扭转疲劳开裂,最终沿半轴横向扭转剪切断裂。半轴反复承受过大扭矩作用是其纵向疲劳开裂的根本原因。由于半轴在调质过程中温度偏低,心部出现部分未溶铁素体及材料表面存在大量非金属夹杂物,都对疲劳性能不利。     

铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂行为分析

提高和改善铝合金搅拌摩擦焊接头抗疲劳断裂性能是保证其焊接结构安全可靠的重要措施。阐述了国内外对铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳断裂行为的研究进展,包括铝合金搅拌摩擦焊接头的应力疲劳分析和应变疲劳分析;微结构、残余应力、表面处理对疲劳裂纹扩展速率的影响;焊接缺陷对疲劳断裂行为的影响;总结了在腐蚀介质中的疲劳裂纹形成特点和扩展规律及门槛值ΔKth。为建立铝合金搅拌摩擦焊接接头的疲劳设计规范、提高铝合金焊接结构的疲劳强度具有重要的理论意义和实践参考价值。     

ADC12铸造铝合金齿轮箱开裂原因分析

采用微观扫描、化学成分、硬度及金相检验等方法对ADC12铸造铝合金齿轮箱开裂的原因进行了分析。结果表明,齿轮箱是由于内部存在较多的针状β(Al9Fe2Si2)脆性相和较集中分布的显微疏松孔隙,增加了压铸铝合金的脆性,降低了材料的承载强度,致使齿轮箱零件在承受外力载荷和装配定位销应力共同作用下,过早产生疲劳断裂失效。     

电连接器4J29合金接触体断裂分析

采用体视显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、光学显微镜,对断裂的电连接器接触体进行表面和断口的宏微观形貌观察,断口表面化学成分及显微组织分析。结果表明:电连接器接触体在含Cl~-介质中发生应力腐蚀开裂,最终在工作振动应力作用下发生疲劳断裂;裂纹萌生阶段主要特征为腐蚀坑和沿晶,扩展阶段的主要特征为裂纹穿晶、分叉和疲劳条带。酸洗后腐蚀性Cl~-的残留与接触体表面镀层开裂导致接触体断裂。     

汽车悬架螺旋弹簧断裂分析

前悬架螺旋弹簧在台架试验进行到9万次时发生断裂,为找出断裂原因,对断裂螺旋弹簧进行了断口分析、化学成分分析和显微组织分析;随后对同批次的弹簧进行疲劳性能试验和刚度性能试验;对制造螺旋弹簧同批次的钢丝进行了力学性能分析。结果表明,断裂螺旋弹簧的断裂属单向弯曲大应力疲劳断裂,裂纹起源于螺旋弹簧侧表面缺陷处。螺旋弹簧在成分、显微组织、力学性能、疲劳性能、刚度性能等方面均满足设计要求。分析表明,螺旋弹簧选材合理,制造工艺流程合理,设计余量充足,断裂的根本原因是弹簧侧表面缺陷存在导致应力集中,在外载荷作用下发生大应力疲劳断裂。     

35CrMo汽车凸轮轴的综合检测与断裂失效行为研究

采用金相显微镜、扫描电子显微镜、拉伸力学性能测试等方法,对某型号汽车断裂凸轮轴进行了显微组织、断口形貌和力学性能检测,讨论了汽车凸轮轴发生断裂的原因。结果表明,断裂汽车凸轮轴的化学成分、室温拉伸力学性能和冲击性能符合标准要求;断裂凸轮轴的基体组织为回火索氏体+铁素体;凸轮轴在最后一次失稳断裂前已经存在3 mm深的疲劳裂纹,较大的应力作用和疲劳裂纹形成的尖端应力集中,是凸轮轴发生快速失稳断裂的原因;凸轮轴的疲劳裂纹起始于螺纹根部,超出材料疲劳极限的较大应力作用和螺纹表面存在加工缺陷,是导致凸轮轴从螺纹根部发生疲劳开裂的原因。     

捞渣机链条断裂分析

对捞渣机断裂链条进行金相和断口分析结果表明，断裂主要原因是链条表面渗碳层太薄，硬度和强度较低，在长期拉－拉交变应力作用下，由表面诱发疲劳裂纹而引起开裂。     

煤层气井用抽油杆腐蚀疲劳寿命的影响因素

通过显微组织分析、断口分析、有限元模拟分析、疲劳裂纹扩展速率测试和应力腐蚀试验研究制造因素、结构因素和材料强塑性对抽油杆腐蚀疲劳抗力的影响。结果表明,制造环节易导致抽油杆钢表面氧化脱碳以及镦粗段偏斜从而对抽油杆腐蚀疲劳寿命产生不利影响;抽油杆结构导致抽油杆镦粗段及前沿存在应力集中,且最大应力总是出现在杆体表面。表面氧化脱碳与应力集中的耦合作用使得抽油杆在腐蚀环境中快速诱发疲劳裂纹;在腐蚀环境中,提高抽油杆强度会导致疲劳裂纹扩展速率的增加,并且高强度抽油杆的腐蚀疲劳裂纹扩展曲线上会出现应力腐蚀平台;降低抽油杆的强度,提高抽油杆的韧性可以有效降低抽油杆在H_2S环境里的应力腐蚀开裂敏感性。     

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对断裂失效的螺栓件进行宏观分析、化学成分分析、力学性能试验、断口分析、金相分析和硬度测试,结果表明,该螺栓属于起裂螺纹根部表面的单向弯曲疲劳断裂,断裂螺栓起裂区断口为穿晶和少量沿晶混合的疲劳断口,扩展区断口为穿晶疲劳断口,终断区很窄,为韧窝断口,说明螺栓起裂过程除受到弯曲疲劳应力外,还受到氢的作用,螺栓终断时弯曲应力并不大。螺栓镀锌后残留氢偏高和工作中存在振动是导致螺栓发生疲劳断裂的主要原因。     

椭圆双向超声振动渐进成形对6061铝合金薄壁件力学性能和微观结构的影响

为了在加工复杂薄壁件的过程中改善其工艺性能和使用性能，对6061铝合金复杂薄壁件双向振动超声渐进成形后的力学性能和微观结构进行了研究，对比了传统渐进成形、垂直单向超声振动渐进成形和椭圆双向超声振动渐进成形工艺，对成形后的试验件进行硬度测试、残余应力分析以及扫描电子显微镜观察，以验证双向渐进成形工艺对铝合金复杂薄壁件成形性能和使用性能的提升效果。硬度试验结果表明，椭圆超声振动渐进成形能够软化材料，增加材料塑性和韧性，从而提高6061铝合金成形复杂薄壁件的能力，试验件断裂面端口产生大量韧窝的现象也进一步证明了这一观点。试验件成形表面的微观形貌特征表明椭圆超声振动渐进成形在改善试验件表面质量方面具有显著优势。此外，发现椭圆超声振动渐进成形方法能够在6061铝合金表面形成残余压应力层，有利于提高薄壁件的抗疲劳性能。     

喷丸对预腐蚀后铝合金疲劳性能的影响

目的分析喷丸对铝合金腐蚀损伤构件疲劳性能的影响,为飞机构件的维修提供有效指导。方法以未喷丸、三面喷丸、三面喷丸腐蚀后再三面喷丸3类不同表面状态的7075铝合金试样为研究对象,改变Na Cl溶液质量分数、时间、温度,获得两种程度不同的腐蚀损伤,通过疲劳寿命、断裂位置、断口形貌,分析表面喷丸状态对铝合金疲劳性能的影响。结果腐蚀损伤较轻时,喷丸试样的疲劳寿命为未喷丸试样的7.84倍,喷丸试样腐蚀后若再喷丸处理,疲劳寿命是不再喷丸试样的1.62倍。未喷丸试样的断裂位置位于截面突变颈部区域,另两类喷丸试样的断裂位置则在夹持段前端。未喷丸试样的裂纹在断口表面的边缘位置形成,喷丸试样的中心区域形成光滑平整的稳态扩展区。腐蚀损伤严重时,喷丸处理仍然会提高铝合金的疲劳寿命,但3类不同表面状态试样的疲劳寿命差距会缩小;从试样断裂位置、断口形貌看,3类试样的差异也会弱化。结论铝合金腐蚀损伤件若腐蚀前进行表面先喷丸处理,疲劳性能会有明显提升;若腐蚀后再喷丸处理,疲劳性能还会进一步提升;喷丸处理还会削弱铝合金外形截面突变处的应力集中,抑制疲劳裂纹在构件表面的萌生及延伸。     

空压机活塞杆断裂分析

利用光学显微镜与扫描电镜对失效的空压机活塞杆的组织与断口进行了分析。结合力学性能测试结果得出，活塞杆失效属于疲劳断裂。造成疲劳断裂的原因是活塞杆存在较多未溶铁素体及加工时刀痕过深形成较大的应力集中。     

超声强化2D12铝合金疲劳断裂过程的微观分析

采用超声强化工艺对2D12铝合金进行表面处理,借助金相显微镜和扫描电镜,并结合原位跟踪测量裂纹长度的方法,对强化后的疲劳断裂行为进行了研究。结果表明,超声强化后2D12铝合金表面晶粒得到细化,疲劳源主要产生于试样表面,仅个别向内部转移,强化后疲劳寿命提升了约8倍。其原因一方面是强化过程在试样表面引入了残余压应力,由于裂纹扩展过程倾向于连接裂纹扩展路径上的缺陷,所以残余压应力的存在效降低了裂纹在两缺陷间的扩展速率;另一方面晶粒细化导致晶界密度增加,加强了对裂纹扩展的阻碍,从而有益于提高裂纹扩展寿命。     

2A12铝合金动态腐蚀-疲劳耦合失效机理研究

目的 针对某飞机吊挂结构用2A12铝合金开展预腐蚀后的动态腐蚀-疲劳耦合试验,很快发生断裂行为,寻找失效原因并提出解决措施.方法 利用自制的卧式动态腐蚀-疲劳试验装置,开展2A12铝合金预腐蚀后的腐蚀-疲劳协同试验直至样品断裂.同时,对比开展2A12铝合金腐蚀与疲劳交替试验,分析断口腐蚀形貌、元素含量、价态变化,获得2A12铝合金在两种试验方法下的腐蚀疲劳机理.结果 2A12铝合金主要由铝基体以及弥散分布其中的多种合金强化相组成.当有预裂纹时,2A12铝合金在腐蚀与疲劳交替作用下,很快发生疲劳断裂,且裂纹几乎贯穿整个断面,在整个裂纹附近存在较多的腐蚀产物Al2O3.2A12铝合金在预腐蚀后,基体与其表面的氧化膜之间形成腐蚀电池,初期的点蚀孔快速发展成明显腐蚀坑并产生大量腐蚀产物Al2O3,腐蚀坑底部由于应力集中现象而成为裂纹源,在动态腐蚀-疲劳耦合作用下快速萌生裂纹并呈放射状扩展,很快发生疲劳断裂行为,同时裂纹扩展区无腐蚀产物.结论 2A12铝合金用作飞机吊挂结构件时,必须进行表面防腐处理,避免形成腐蚀坑,减缓吊挂结构发生腐蚀-疲劳断裂进程.     

飞机水平安定面后梁裂纹原因分析

某飞机在500h定检时发现水平安定面后梁中段左下部存在裂纹。采用化学成分分析、金相检验、硬度检测及断口分析等方法对后梁的裂纹性质及萌生原因进行分析。结果表明：后梁裂纹性质为应力腐蚀裂纹,裂纹断口上存在大量呈泥纹花样的氧化物和氯化物腐蚀产物;后梁在装配和使用过程中阳极氧化膜受到破坏,LD5铝合金基体在海洋性气候中的Cl-以及工作拉应力共同作用下产生了应力腐蚀开裂;对铝合金应力腐蚀影响因素和预防措施进行讨论,为预防同类材料发生应力腐蚀提供了重要的参考。     

复合材料单面修补铝合金裂纹板的疲劳破坏特性

利用热压成型工艺、采用预固化的单向碳纤维/环氧复合材料补片对铝合金裂纹板进行了修补，测试了裂纹板胶接修补前后的破坏强度、疲劳寿命及裂纹扩展情况，观察了破坏后的断口形貌，分析了复合材料补片的止裂机理。结果表明，经过单向碳纤维/环氧复合材料补片胶接修补后，其破坏强度和疲劳寿命均有显著的提高，破坏强度提高了34.28%，恢复到完好板的85.83%，疲劳寿命提高2.06倍；裂纹板的临界裂纹长度从17.86 mm增加到28.64 mm，从而延长了裂纹缓慢扩展阶段，延缓了裂纹快速扩展；其断口形貌方式发生生了明显的变化。     

复合材料单面修补铝合金裂纹板的疲劳破坏特性

利用热压成型工艺、采用预固化的单向碳纤维/环氧复合材料补片对铝合金裂纹板进行了修补,测试了裂纹板胶接修补前后的破坏强度、疲劳寿命及裂纹扩展情况,观察了破坏后的断口形貌,分析了复合材料补片的止裂机理.结果表明,经过单向碳纤维/环氧复合材料补片胶接修补后,其破坏强度和疲劳寿命均有显著的提高,破坏强度提高了34.28%,恢复到完好板的85.83%,疲劳寿命提高2.06倍;裂纹板的临界裂纹长度从17.86 mm增加到28.64 mm,从而延长了裂纹缓慢扩展阶段,延缓了裂纹快速扩展;其断口形貌方式发生生了明显的变化.     

7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头组织和性能与疲劳断裂

文中主要对7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊焊接接头组织性能和疲劳断裂进行研究,对焊件进行金相组织、硬度、疲劳试验,并根据试验结果进行分析。试验结果表明,焊核区和热力影响区组织有明显的分界,整个接头表面和截面的不同区域的组织有明显的不同,焊核区经历高温热循环,并且受到强烈的搅拌作用,发生了显著的动态再结晶,组织均匀细小,没有明显的方向性。热力影响区组织在搅拌摩擦焊接过程中主要受到热循环作用的影响,同时一定程度上受到了机械外力的作用,产生了较小的塑性变形,但储能不够,最终未出现动态再结晶。热影响受到热循环的作用,组织比母材要粗大,但没有发生明显塑性变形,仍具有母材纤维组织的特点。硬度试验的结果表明,母材区和焊核区的硬度比较大,而热影响区的硬度偏低,热力影响区的硬度在它们之间。通过对疲劳试验分析,应力水平为200 MPa时,试样在前进侧热影响区发生断裂,断口的表面较为粗糙。应力水平为250 MPa时,试样在焊核区发生断裂,断口表面较为平整。应力水平为300 MPa时,试样在母材处发生断裂,断口表面十分平整。 创新点： 通过搅拌摩擦焊工艺形成的7050-T7451铝合金焊接接头,成形良好,技术优势突出,适用于航天航空等多个重要领域。