环境断裂研究进展

本文介绍了环境断裂近年来的研究进展.第一部分是功能材料的环境断裂.研究发现,铁电陶瓷如PZT和Ba-TiO3在有水或无水环境中,应力能使压痕裂纹发生滞后扩展(即存在应力腐蚀).恒电场能引起铁电陶瓷的畴变,不协调畴变会产生内应力,电场和应力场对环境断裂存在耦合作用,因此,恒电场下环境断裂的本质是内应力引起的环境断裂;对磁致伸缩材料如(ThDy)Fe2,应力和磁场均能引起畴变,卸载压痕裂纹在湿空气中的滞后扩展以及恒磁场引起的滞后畴变及滞后开裂均能发生.第二部分是关于氢压裂纹(白点)的再认识.氢压裂纹形核前是一个内壁光滑的空腔,微裂纹从空腔壁产生,而后连接形成白点.白点断口和含白点试样的断口概念不同,对车轮钢,前者为准解理的穿晶断裂,和氢致滞后开裂断口相同,但后者则依赖断裂方式和试样厚度.钢中白点除了产生二次裂纹外,对各种断口形貌均没有影响.车轮钢的滞后断裂由原子氢引起,与白点无关.     

弹簧断裂失效分析

材料为Ⅱa的弹簧在装配时发生了断裂,故障率达到了27%.针对此境况,对Ⅱa材料的断裂弹簧故障件进行了断口、显微组织及能谱分析,并结合弹簧的制造工序,对断裂的形成原因进行了综合分析.在弹簧的断口和裂纹处均发现镉元素的存在,根据产生镉脆的三个条件可知,弹簧的裂纹是在除氢工序过程中产生的.结果表明,弹簧成批断裂的主要原因是在弹簧的制造过程中产生了镉脆裂纹,该裂纹降低了弹簧的承载能力,使得弹簧在装配中发生过载断裂.     

发动机燃油供油导管断裂失效分析

某型发动机连续发生两起由于与主输油圈连接的U形燃油供油导管在连接处断裂引起的空中漏油故障.对断裂导管的安装位置、结构特点及装配情况进行了检查,对同型发动机进行了开车试验,对导管断口进行了分析.结果表明,两根导管的断裂性质相同,均为起始应力较大的高周疲劳断裂,疲劳裂纹起始于U形导管内侧或外侧的焊缝部位.U形导管装配应力大是导致导管疲劳裂纹早期萌生的主要原因,高压燃油冲击和脉动引起的弯曲应力对裂纹的萌生也有一定的影响,导管焊缝处存在的焊接缺陷对裂纹的萌生具有促进作用.     

φ 846 mm轮箍崩裂原因分析

φ 846 mm轮箍发生崩裂,为确定轮箍失效原因,对其进行解剖检验分析.低倍酸洗后发现轮缘表面有多条热裂纹.金相检验可知其表面存在马氏体组织.断裂起源于轮缘表面的热裂纹,为典型的疲劳断口.结果表明:轮箍崩裂由轮缘处热裂纹引起.轮缘处热裂纹的产生与其使用、路况等因素有关.     

汽车防倾杆断裂失效原因分析

利用金相显微镜和扫描电镜对汽车防倾杆断裂件进行了检测,结合防倾杆的制造工艺分析了断裂原因,并提出了针对性的预防措施。试验结果表明:失效防倾杆是脆性断裂,断裂是由于该件在装配前存在原始裂纹。断裂件金相组织以回火屈氏体为主,其横截面呈阶梯状,其中裂纹起源区域存在氧化脱碳现象。断裂件在成形过程中产生的微裂纹是失效的主要原因,微裂纹在淬火过程中发生扩展。     

夹杂物对套管抗硫化氢应力腐蚀性能的影响

对套管硫化氢应力腐蚀A法试验的早期断裂试样进行了分析.结果表明：B类条形氧化铝类夹杂物可引起硫化氢应力腐蚀A法试验早期断裂失效;表面及内部B类夹杂物形成的鱼眼型白点,均可成为裂纹源;D类球形氧化物夹杂作为裂纹源可引起硫化氢应力腐蚀A法试验断裂失效;改进炼钢工艺,采取各种措施减少夹杂物数量是提高抗硫套管硫化氢应力腐蚀A法试验通过率的重要途径之一.     

发动机油尺透明板裂纹原因分析

多次发现航空发动机滑油箱油尺透明板出现裂纹。为查明油尺故障原因,对故障件的外观、断口、尺寸、材质和力学性能等进行了综合分析。结果表明:油尺尺寸超差和平面度过大,导致故障件装配应力和整机应力偏大,直接造成透明板发生脆性断裂。在上述分析的基础上,采取改变设计尺寸、盖板材料、加强外观质量控制等措施,使透明板的装配应力和整机应力显著下降,有效预防了滑油箱油尺透明板裂纹故障。     

杆端关节轴承失效分析

针对直升机杆端关节轴承杆端体多次出现断裂故障进行失效分析,通过断口宏微观观察、材质检测、能谱分析、裂纹源周围特征观察以及疲劳试验件断口分析等,结合对未装机国产件和进口件杆端体内壁加工表面观察对比,分析出故障件的断裂性质为疲劳断裂,断裂起源于杆端体内壁与轴承外圈的微动磨损处,故障件发生微动磨损的原因与杆端内壁表面加工方式不合理有关。为深入查找原因,对改进工艺后的同一型号国产件通过不同装配方式进行疲劳试验性能分析和疲劳断裂件失效分析,得出采用温差装配改进后的轴承可最大程度的降低发生疲劳断裂的风险。     

车体铝合金腐蚀失效分析

检查了车体水箱横粱断裂件断裂的原因,利用光学显微镜和扫描电镜时断口及其覆盖物进行分析,确定了失效件的断裂原因为工作状态存在很大的螺纹孔应力集中产生应力腐蚀破裂.分析应力腐性的特征和产生条件,发现失效断裂与7系铝合金材料应力腐蚀敏感性大且在拉应力与腐蚀介质的共同作用下,致使应力腐性裂纹萌生和发展以致断裂也有一定的关系.     

可拆卸卡箍断裂原因分析

飞机发动机引气预冷系统导管固定卡箍服役后发生断裂,通过外观观察、断口宏微观观察、金相组织检查、硬度试验、化学成分分析等方法对卡箍断裂原因进行了综合分析,结果表明:断裂卡箍为高周疲劳断裂;导管设计布局在发动机舱,断裂卡箍处位于导管安装有波纹管端附近,在发动机运转中产生振动,如果卡带与支架装配过程中装配应力过大,会导致外表面边角处应力较大,同时在振动应力作用下,在外表面边角应力集中处形成裂纹并扩展,降低支架的边缘和卡带表面处的应力集中,消除卡带边缘的残余应力,可有效防止卡箍的疲劳断裂。     

发动机轴承外圈凸台断裂原因分析

发动机厂内试车过程中出现金属屑报警，停车分解检查发现轴承外圈凸台断裂。采用目视和体视显微镜对轴承外圈及配合该弹支进行外观观察和痕迹分析，采用扫描电镜对断口进行分析，检查外圈材质组织和硬度。结果表明:轴承外圈凸台断裂性质为疲劳，导致轴承外圈凸台出现疲劳断裂是由于凸台和弹支卡槽配合尺寸及形状不当，导致装配时干涉。通过加大卡槽深度，采取卡槽不倒角、轴承外圈凸台倒角的结构方式，避免出现装配干涉，预防此类故障。     

156132轴承损坏分析

重点从轴承的化学成分、显微组织等方面检查轴承的制造质量。结合断口分析和装配使用方法,对轴承损坏原因进行了分析。结果表明,轴承内圈上存在原始裂纹,工作过程中受力不均,转动过程中温度升高,性能下降。内圈首先断裂,引起滚动体变形和外圈断裂。     

Thermal shock resistance of ZrC matrix ceramics

A ZrC-20 vol% SiC based ceramic matrix composite containing 10 vol% graphite flake was fabricated by hot press sintering. The thermal shock resistance of the materials was investigated through the water-quench method and subsequent three-point bend testing of flexural strength diminution. The ZrC-20 vol% SiC composite containing 10 vol% graphite flake exhibited higher critical temperature difference and higher residual ratio of strength compared with that of ZrC-20 vol% SiC composite. It is the main reason that addition of the graphite flake provides a weak interface into the material which acts to deflect propagating cracks, and the bridging of the cracks occurred. Meanwhile, a laminar structure of the graphite flake would relax the interface stress by sliding of interlayers and provide favorable sites for the dissipation of energy associated with crack growth during fracture.     

发动机燃油管断裂故障分析

某型发动机燃油管多次发生断裂故障,断裂部位在管接头端焊缝附近,采用断口分析、金相组织分析、管道强度计算、安装应力测量等方法,对燃油管断裂的原因进行了分析。结果表明,燃油管安装应力过大是引起断裂的主要原因。结合实际经验,加强装配过程控制,提高装配质量,可有效预防燃油管断裂故障。     

Fabrication, mechanical properties and thermal shock resistance of a ZrB2-graphite ceramic

A ZrB₂ ceramic containing 25 vol.% graphite flake (ZrB₂-graphite) ceramic was fabricated by hot-pressing at 1950 °C. It was shown that the fracture toughness was significantly improved due to the addition of graphite flake whereas the flexure strength and hardness were slightly reduced. The increase in fracture toughness was attributed to the presence of soft graphite flake and weaker interface bonding. The decrease in the flexural strength was due to the increase in weakening factors such as the weaker bonding within the ZrB₂-graphite ceramic and lower load transfer since the lower mechanical property of the graphite flake as well as graphite flakes acted as flaws in the ZrB₂-graphite ceramic. The thermal shock resistance was significantly improved and the improvement mechanism in thermal shock resistance was analyzed by Griffith fracture criterion and finite element analysis.     

Mechanical Properties of Ternary Sn-In-Ag Ball-Grid Array Assemblies at Ambient and Elevated Temperatures

The mechanical behavior of a ternary Sn-15In-2.8Ag ball-grid array assembly was evaluated at ambient and elevated temperatures. The maximum stress of the Sn-15In-2.8Ag ball-grid array assembly decreased as the temperatures increased and the strain rates decreased. An irregular brittle NiSnIn intermetallic layer formed at the SnInAg/Au/Ni/Cu interface, resulting in decreased bond strength of the joints. The Arrhenius diagram of the Sn-15In-2.8Ag ball-grid array assembly at a constant stress of 16 MPa consists of two straight lines intersecting at 50 °C, which indicates that two kinds of creep mechanism controlled the Sn-15In-2.8Ag ball-grid array assembly deformation. The AuIn₂ intermetallics and grain boundaries acted as the location for nucleation of the creep voids, which induced reduction of the solder’s cross-sectional area and led the Sn-15In-2.8Ag ball-grid array assembly to fail rapidly with a transgranular creep fracture.     

虚拟装配技术在应力断料夹具装配中的应用

基于三维实体造型软件Pro／Engineer，介绍了虚拟装配技术在应力断料夹具装配中的应用，使夹具工艺装备进一步柔性化，更适合现代化的制造需求。     

60Si2Mn长轴大锻件淬火爆裂分析与研究

某企业一60Si2Mn阶梯长轴经锻造及粗加工后在调质淬火阶段发生爆裂.本文对爆裂断口、组织及爆裂形成机理进行了分析,分析表明,淬火残留内应力是产生爆裂的主要原因,原材料缺陷和大锻件心部疏松空洞及夹杂物偏聚是引起爆裂的另一主要原因.根据分析结果,提出了降低心部残留应力和减少心部疏松空洞、夹杂物偏聚等工艺措施.     

燃油测压导管断裂分析

燃油测压导管服役中发生断裂,造成燃油泵报警。对断裂导管进行断口形貌和痕迹分析,结果表明:导管属疲劳断裂,与受到较大弯曲振动应力有关;管身磨损痕迹和位置说明卡箍未有效固定导管,这是造成导管应力载荷较大的原因。后续调查显示技术管理存在不足,使得执行装配工艺更改不及时,以致卡箍未起作用。导管在装配时由工人自弯成形,测得导管端头直线段长度小于技术要求,这会增加导管装配应力,对导管断裂具有促进作用。