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汽車發動機缸蓋開裂失效分析

2016-05-17  瀏覽量:853

【摘要】本文通過斷口分析、金相分析、化學成分分析,認為造成發動機缸蓋失效的原因為:缸蓋內部存在較多沙孔氣孔,且大量的第二相組織沿晶界析出,在受力條件下從易應力集中的火花塞孔邊緣的氣孔起源,裂紋沿偏析的第二相晶界擴展,最終導致油水互滲。

 

【關鍵詞】 五十路金相分析失效分析發動機缸蓋

 

1. 引言

某汽車配件生產公司的發動機缸蓋,材質為AlSi6Cu4鑄鋁,發動機缸蓋在使用過程中,在火花塞孔位置發生開裂現象,造成油水混合。

 

2. 試驗與結果

2.1 外觀檢查

通過肉眼可清晰觀察裂紋起源於火花塞孔邊緣,向兩側擴展,裂紋形貌呈波浪形。

 

失效分析

圖1 失效樣品外觀

 

2.2 斷口分析

斷口表面呈嚴重氧化色,且起源區可觀察到尺寸較大的沙孔;通過EDS分析各個不同形貌的位置,發現各個位置的成分有較大差異,Cu、Si、Fe、Mn等合金元素存在不同程度的偏析。

 

失效分析失效分析
圖2 分解後的裂紋形貌圖3 裂紋起源區
失效分析失效分析
圖4 起源區高倍形貌1圖5 起源區高倍形貌2
失效分析 
圖6 EDS測試位置圖 

 

表1 EDS測試結果

譜圖COMgAlSiClCaMnFeCuTotal
135.68.60.323.624.5//1.2 6.0100.0
245.09.41.215.07.60.61.3/1.918.0100.0
332.66.3/36.224.9/////100.0

 

2.3 金相分析

從金相觀察圖可知,心部存在較多沙孔(黑色),斷口位置與心部位置組織均為白色枝晶狀α固溶體+灰色塊狀共晶Si+淡灰色Al2Cu+黑色的β相,晶界析出第二相約占總面積的30%,且含有較多 Al2Cu和β相,存在組織偏析現象。

 

失效分析失效分析
圖7 斷口位置金相圖1圖8 斷口位置金相圖2
失效分析失效分析
圖9 心部位置金相圖1圖10 心部位置金相圖2

 

3. 結論

缸蓋內部存在較多沙孔氣孔,且大量的第二相組織沿晶界析出,在受力條件下從易應力集中的火花塞孔邊緣的氣孔起源,裂紋沿偏析的第二相晶界擴展,最終導致油水互滲。

 

4. 參考標準

[1] HB7739-2004航空金屬制件失效分析程序與要求

 

*** 以上內容均為原創,如需轉載,請註明出處 ***

 

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