船用艉轴断裂失效分析

通过宏观分析、化学成分分析、力学性能试验、金相检验、断口扫描电镜及能谱分析等方法分析了某船用艉轴断裂失效的原因。结果表明:该船用艉轴的化学成分、力学性能均符合相关标准和规范的要求,显微组织为正常的铁素体+珠光体,断口形貌具有疲劳断裂特征,电偶腐蚀疲劳是造成该船用艉轴断裂的主要原因。     

抽油泵凡尔罩断裂失效分析

某油田用抽油泵柱塞在服役两个月内即发生凡尔罩断裂失效,利用光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计等仪器从断口的宏观及微观形貌特征、显微组织、硬度和化学成分等方面对其进行了分析。结果表明:该凡尔罩不合理的结构设计和较差的表面加工质量导致了表面应力的集中和疲劳裂纹源的过早产生;同时大量大尺寸含硅夹杂物冶金缺陷的存在导致了沿晶裂纹的迅速扩展,最终导致凡尔罩发生了疲劳断裂失效。     

机械零件断裂失效分析

断裂失效是最主要,危害最大的一种零件失效模式。断裂失效分析是从断口的宏观、微观特征入手,研究断裂过程和形貌特征与材料的性能、显微组织、零件的受力状态及环境条件之间的关系,从而提出断裂的原因。     

给水泵轴断裂失效分析

采用断口分析、金相检验、力学性能测试和化学成分分析等方法，对服役10多天便发生断裂的给水泵轴进行了失效分析。结果表明，断口宏观上有明显的贝纹线花样，贝纹区面积较小，而瞬断区面积很大，其微观形态主要为疲劳辉纹，因此泵轴的断裂属早期疲劳断裂。而材料的显微组织中存在较多的呈带状分布的δ-铁素体和残余奥氏体，使材料强度偏低，这是引起泵轴早期断裂的主要原因。     

DD6单晶高温合金振动疲劳性能及断裂机理

研究[001]取向的DD6单晶高温合金的室温振动疲劳S-N曲线,并获得了其室温振动疲劳极限。利用体视显微镜、扫描电子显微镜、背散射衍射等手段对DD6单晶高温合金振动疲劳断裂机制进行分析。结果表明:采用S-N法估算得到的[001]取向的DD6单晶高温合金室温振动疲劳极限约为337.5MPa。振动疲劳裂纹断口呈现单个或多个沿{111}晶体学扩展平面组成的形貌特征,断口上分为疲劳源区和疲劳扩展区两个阶段,裂纹在应力最大截面处的表面或内部缺陷处萌生,呈单源特征,疲劳扩展区呈现类解理断裂特征,未出现典型的疲劳条带特征。说明沿{111}晶面滑移是DD6单晶高温合金室温振动疲劳断裂的主要变形机制,断口上的类解理扩展平面以及微观上类解理花样是DD6单晶高温合金室温振动疲劳断裂的主要特征。     

汽车行星轮架的开裂失效分析

对行星轮架和配合螺栓进行了理化检测和断口形貌分析。结果表明:2种零件的金相、硬度、成分、显微组织、力学性能均符合技术要求,螺栓和行星轮架的断口均呈现明显的疲劳断裂。整个系统的失效首先是从螺栓出现疲劳断裂开始的,螺栓断裂以后,行星轮架首先在局部出现了疲劳,最后一次性碎裂。造成早期失效的主要原因是装配时螺栓的力矩不足造成的,针对人工拧紧力矩不足问题增加了相应的工艺规定,彻底解决了该问题。     

28mm光杆断裂失效分析

φ28mm光杆使用78天后断裂.通过对断裂光杆的设计强度校核,断口的宏观形貌分析、材质及显微组织的检验,认为,由于光杆未按要求进行热处理,导致出现非正常显微组织,降低了零件的疲劳性能,加上光杆表面有损伤造成的应力集中,因此在使用后不久便发生断裂失效.     

φ28mm光杆断裂失效分析

28mm光杆使用78天后断裂。通过对断裂光杆的设计强度校核,断口的宏观形貌分析、材质及显微组织的检验,认为,由于光杆未按要求进行热处理,导致出现非正常显微组织,降低了零件的疲劳性能,加上光杆表面有损伤造成的应力集中,因此在使用后不久便发生断裂失效。     

钛合金压印接头热处理前后静态失效机理分析

对钛合金进行压印连接,将得到的压印接头分成3部分,一部分不予处理,一部分进行整体淬火处理,一部分进行整体退火处理,再将热处理前后的接头进行静态力学实验,并运用扫描电子显微镜对接头拉伸断口进行微观分析。结果表明,未处理的钛合金压印接头静拉伸失效载荷为4567.22 N,变形位移为1.19 mm;淬火处理的钛合金压印接头载荷和位移值均大幅度降低;退火处理的钛合金压印接头失效载荷降低了10.9%,变形位移比未处理的接头增加了7.6%。3种接头失效模式均为颈部断裂失效,从微观角度分析可知钛合金压印接头断口呈现韧窝形貌和少量解理特征,主要为韧性断裂;钛合金压印接头淬火后断口出现准解理特性和滑移特征,为脆性断裂;钛合金压印接头退火后断口呈现准解理和均匀的韧窝特征,主要为韧脆混合断口。     

Ф28mm光杆断裂失效分析

Ф28mm光杆使用78天后断裂。通过对断裂光杆的设计强度校核，断口的宏观形貌分析、材质及显微组织的检验，认为，由于光杆未按要求进行热处理，导致出现非正常显微组织，降低了零件的疲劳性能，加上光杆表面有损伤造成的应力集中，因此在使用后不久便发生断裂失效。     

汽轮机轴瓦辅助弹簧断裂失效分析

利用直读光谱仪、体式显微镜、金相显微镜、显微硬度仪以及带能谱的扫描电子显微镜等试验手段对断裂弹簧进行了失效试验分析。结果表明,断裂弹簧基体内存在大量尺寸较大的富钒氮化钛类夹杂物。失效弹簧断口可见明显的疲劳辉纹,可观察到清晰的疲劳起裂源、扩展区以及最后的失稳断裂区,具有典型的疲劳失效断裂特征。进一步的分析研究表明,疲劳裂纹起源于次表面的一个富钒氮化钛类夹杂物,疲劳裂纹在交变应力作用下扩展,直至最后失效断裂。     

冰箱压缩机阀片断裂失效分析

压缩机是冰箱的心脏,压缩机阀片的断裂失效可引起制冷系统严重故障。本文利用表面应力分析、金相组织和显微硬度分析、成分分析等方法,以及三维视频光学显微镜、扫描电子显微镜等,研究了阀片断裂的特征和机制。断口和裂纹分析表明,阀片失效是疲劳断裂机制,断口具有明显的疲劳扩展区和多处裂纹源。阀片的材质和组织正常。阀片表面的局部损伤容易引起断裂。塑料垫片和阀片形状设计对断裂失效有重要影响。在上述分析的基础上,提出了质量改进措施并取得了良好效果。     

铝锂合金T型自冲铆接头疲劳特性及失效机理

为研究T型自冲铆接头的疲劳特性,以铝锂合金(AL1420)同种及其与铜合金(H62)和不锈钢(410)异种组合制备的AA、HA和SA三组T型自冲铆接头为研究对象,基于其静力学试验采用正弦波进行拉-拉加载疲劳试验,用二参数威布尔分布对所得疲劳数据的有效性进行验证,采用最小二乘拟合直线得到拟合的F-N曲线,并采用SEM扫描电镜对各组典型疲劳失效断口进行微观分析。结果表明:SA组疲劳寿命对载荷变化最敏感,并且疲劳寿命随相对滑移量的增加而减小;由三组T型接头失效形式可看出接头薄弱环节有由铆钉向板材转移的趋势;从微观分析疲劳断口可知裂纹萌生区多为形貌特征较为平坦的准解理,裂纹瞬断区形貌更加突出,多为沿晶断裂或韧窝形貌。     

挠性接头零件断裂失效分析

某型号产品中的3J33材料制挠性接头在进行振动试验检测后发生严重断裂现象。为破解这一难题,对其化学成分、硬度、金相组织及断口形貌分别进行了检测及观察与分析。结果表明:故障件化学成分、微观组织和洛氏硬度均符合相关手册要求;而对其中一处断口形貌进行观察与分析后,发现有典型疲劳条带出现,据此可判断此挠性接头失效形式为疲劳断裂。     

失效分析技术及其应用——第七讲 疲劳断裂失效分析

1.l 疲劳断裂机械构件或材料由于循环负载或交变应力作用所引起的断裂现象称为疲劳断裂,其断裂表面称为疲劳断口.疲劳断裂是受循环应力、拉应力及塑性应变这三者的共同作用而发生的.若这三者中的一种不存在,则疲劳裂纹的萌生及其扩展便不会产生.疲劳断裂形成的疲劳断口具有特殊的形貌.它们可分成三个断裂区或三个断裂发展阶段:(1)第Ⅰ阶段 疲劳断裂的成核阶段,即疲劳裂纹的萌生.(2)第Ⅱ阶段 疲劳裂纹的扩展阶段,即疲劳裂纹的亚稳扩展.(3)第Ⅲ阶段 疲劳的最终断裂或瞬时断裂阶段,即疲劳裂纹的失稳扩展.     

ZTA15铸造钛合金高周疲劳性能研究

目的 研究ZTA15铸造钛合金的高周疲劳性能及其疲劳断裂微观机理。方法 测试ZTA15铸造钛合金的室温轴向拉伸高周疲劳性能,并对合金的金相组织和断口形貌进行观察与分析。结果 随着应力比的提高,ZTA15铸造钛合金的疲劳强度相应提高,疲劳寿命也相应延长。应力比为-1、0.06、0.5时,相应ZTA15铸造钛合金的中值疲劳强度分别为341.5、512.5、643 MPa。疲劳断口形貌显示,疲劳裂纹多萌生于试棒的表面和次表面,裂纹萌生区呈类解理断裂特征。裂纹扩展区可以观察到明显的疲劳辉纹、扩展台阶和二次裂纹等典型特征。结论 疲劳失效机理和疲劳性能差异与合金的显微组织有一定的关系。应力比对疲劳性能的影响主要作用于疲劳裂纹的萌生和扩展阶段。     

飞机舵机失效分析及首断件判定

某飞机舵机在地面随机振动试验后其电传功能失效,分解发现其中的电门支架和传感器支架均已断裂。采用断口分析、化学成分分析、硬度测试和金相检验等手段对该舵机失效原因及首断件进行了分析。结果表明:电门支架为该失效舵机各断裂件中的首断件,电门支架断裂的主要原因是其断裂处在振动试验前就已存在裂纹;舵机失效过程为电门支架首先发生准解理断裂后,其中一块断口由于失去固定作用对传感器支架产生撞击,进而又引起传感器支架发生疲劳断裂。     

不锈钢拉簧断裂失效分析

某304不锈钢拉簧在疲劳试验过程中发生了断裂。通过宏观形貌分析、金相显微组织分析、化学成分分析及扫描电镜微观形貌分析等方法,对发生断裂的不锈钢拉簧进行了失效原因分析。结果表明:拉簧表面制造过程中产生的划伤是造成该不锈钢拉簧发生疲劳断裂的根本原因。     

空中积放式推杆悬挂牵引链节断裂失效原因分析

某汽车厂焊装车间的空中积放式推杆悬挂牵引链节在使用过程中有两节断裂,其中一节为使用1a(年)后两侧均出现断裂,另一节为使用10a后在链节一侧出现断裂。采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、金相检验、宏微观断口形貌分析等方法,对链节断裂失效的原因进行了分析。结果表明:1a断裂失效链节是由于疲劳及受力不均导致的过载断裂;10a断裂失效链节整个断口上几乎都是疲劳扩展区,为疲劳断裂。     

闸板防喷器活塞杆的断裂失效分析

针对某油田闸板防喷器活塞杆在使用过程中发生的断裂失效,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、MTS液压万能伺服试验机、夏比摆锤冲击试验机等方法对活塞杆的化学成分、金相组织、拉伸力学性能、冲击性能以及断口宏微观形貌进行了研究,确定了裂纹源的位置及形成机理,并对断裂失效的原因进行了分析。结果表明:活塞杆的拉伸力学性能未达到石油行业标准要求,材料的热处理工艺也未达到国家标准要求,致使材料内部产生裂纹,裂纹在交变载荷的作用下扩展,最终导致活塞杆在抗应力比较薄弱的连接槽处产生解理疲劳断裂。