汽車發(fā)動機(jī)缸蓋開裂失效分析
1. 引言
某汽車配件生產(chǎn)公司的發(fā)動機(jī)缸蓋，材質(zhì)為AlSi6Cu4鑄鋁，發(fā)動機(jī)缸蓋在使用過程中，在火花塞孔位置發(fā)生開裂現(xiàn)象，造成油水混合。
2. 試驗與結(jié)果
2.1 外觀檢查
通過肉眼可清晰觀察裂紋起源于火花塞孔邊緣，向兩側(cè)擴(kuò)展，裂紋形貌呈波浪形。
圖1 失效樣品外觀
2.2 斷口分析
斷口表面呈嚴(yán)重氧化色，且起源區(qū)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(fā)現(xiàn)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。
圖2 分解后的裂紋形貌
圖3 裂紋起源區(qū)
圖4 起源區(qū)高倍形貌1
圖5 起源區(qū)高倍形貌2
圖6 EDS測試位置圖
表1EDS測試結(jié)果
|
譜圖 |
C |
O |
Mg |
Al |
Si |
Cl |
Ca |
Mn |
Fe |
Cu |
Total |
|
1 |
35.6 |
8.6 |
0.3 |
23.6 |
24.5 |
/ |
/ |
1.2 |
6.0 |
100.0 |
|
|
2 |
45.0 |
9.4 |
1.2 |
15.0 |
7.6 |
0.6 |
1.3 |
/ |
1.9 |
18.0 |
100.0 |
|
3 |
32.6 |
6.3 |
/ |
36.2 |
24.9 |
/ |
/ |
/ |
/ |
/ |
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(xiàn)象。
圖7 斷口位置金相圖1
圖8 斷口位置金相圖2
圖9 心部位置金相圖1
圖10 心部位置金相圖2
3. 結(jié)論
缸蓋內(nèi)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(yīng)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(kuò)展，最終導(dǎo)致油水互滲。
4. 參考標(biāo)準(zhǔn)
[1] HB7739-2004航空金屬制件失效分析程序與要求
來源：美信檢測官網(wǎng)
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標(biāo)簽：發(fā)動機(jī)、汽車
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文章名稱：《汽車發(fā)動機(jī)缸蓋開裂失效分析》
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