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汽车发动机缸盖开裂失效分析

2016-05-17  浏览量:195

【摘要】本文通过断口分析、金相分析、化学成分分析,认为造成发动机缸盖失效的原因为:缸盖内部存在较多沙孔气孔,且大量的第二相组织沿晶界析出,在受力条件下从易应力集中的火花塞孔边缘的气孔起源,裂纹沿偏析的第二相晶界扩展,最终导致油水互渗。

 

【关键词】 断口分析金相分析失效分析发动机缸盖

 

1. 引言

某汽车配件生产公司的发动机缸盖,材质为AlSi6Cu4铸铝,发动机缸盖在使用过程中,在火花塞孔位置发生开裂现象,造成油水混合。

 

2. 试验与结果

2.1 外观检查

通过肉眼可清晰观察裂纹起源于火花塞孔边缘,向两侧扩展,裂纹形貌呈波浪形。

 

失效分析

图1 失效样品外观

 

2.2 断口分析

断口表面呈严重氧化色,且起源区可观察到尺寸较大的沙孔;通过EDS分析各个不同形貌的位置,发现各个位置的成分有较大差异,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
图2 分解后的裂纹形貌 图3 裂纹起源区
失效分析 失效分析
图4 起源区高倍形貌1 图5 起源区高倍形貌2
失效分析  
图6 EDS测试位置图  

 

表1 EDS测试结果

谱图 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

从金相观察图可知,心部存在较多沙孔(黑色),断口位置与心部位置组织均为白色枝晶状α固溶体+灰色块状共晶Si+淡灰色Al2Cu+黑色的β相,晶界析出第二相约占总面积的30%,且含有较多 Al2Cu和β相,存在组织偏析现象。

 

失效分析 失效分析
图7 断口位置金相图1 图8 断口位置金相图2
失效分析 失效分析
图9 心部位置金相图1 图10 心部位置金相图2

 

3. 结论

缸盖内部存在较多沙孔气孔,且大量的第二相组织沿晶界析出,在受力条件下从易应力集中的火花塞孔边缘的气孔起源,裂纹沿偏析的第二相晶界扩展,最终导致油水互渗。

 

4. 参考标准

[1] HB7739-2004航空金属制件失效分析程序与要求

 

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