金屬材料斷裂失效分析

失效分析一般根據(jù)失效模式和現(xiàn)象，通過分析和驗證，模擬重現(xiàn)失效的現(xiàn)象，找出失效的原因，挖掘出失效的機理的活動。在提高產(chǎn)品質(zhì)量，技術(shù)開發(fā)、改進，產(chǎn)品修復(fù)及仲裁失效事故等方面具有很強的實際意義。其方法分為有損分析，無損分析，物理分析，化學(xué)分析等。

斷口是斷裂過程最真實、完整的記錄，從宏觀到微觀的斷口分析可以揭示材料從裂紋形成到斷裂的各個進程中主斷裂面的受力情況、介質(zhì)環(huán)境情況、材料制造情況、以及損傷過程等。本文將為您解析斷口分析在金屬材料失效分析中的應(yīng)用。

失效分析有什么用？
失效，指機械或機械零件在使用過程中或使用前的試驗過程中由于形狀、尺寸、組織或性能發(fā)生變化而引起的構(gòu)件無法完整地完成指定的功能或喪失原設(shè)計功能的現(xiàn)象，而此時便需要失效分析來探明其背后的原因。

失效分析工作作為可靠性系統(tǒng)工程的重要組成部分，在對產(chǎn)品質(zhì)量可靠性要求日益提高的今天，其重要性越來越得到凸顯，特別是在產(chǎn)品或裝備全壽命周期中發(fā)揮重要作用。失效分析不僅僅能解決存在的失效問題，也可以實現(xiàn)產(chǎn)品或裝備的失效預(yù)防與預(yù)測。

斷口分析及其特征

斷口分析是失效分析工作中一個重要環(huán)節(jié)，它是對金屬破斷后獲得的一對相互匹配的斷裂表面及其外觀形貌進行的分析，屬于斷裂學(xué)科的組成部分。

在斷口分析中，掃描電鏡發(fā)揮著重要作用，它能以高分辨率、高變化倍數(shù)對樣品的粗糙表面進行細致的觀察。以下使用微譜場發(fā)射掃描電鏡對不同類型的斷口特征進行觀察：

1、韌性斷口

韌性斷裂是指構(gòu)件經(jīng)過大量變形后發(fā)生的斷裂。主要特征是發(fā)生了顯見的宏觀塑性變形，如桿件的過量伸長或彎曲、容器的過量鼓脹。斷口的尺寸（如直徑、厚度）原始尺寸也明顯變化。

韌性斷裂的斷口一般能尋見纖維區(qū)和剪唇區(qū)。斷口尺度較大時還出現(xiàn)放射形及人字形山脊?fàn)罨y。形成纖維區(qū)斷口的斷裂機制一般是“微孔聚合”，在電子顯微鏡中呈韌窩狀花樣。

2、脆性斷口

脆性斷裂是指構(gòu)件未經(jīng)明顯的變形而發(fā)生的斷裂。斷裂時材料幾乎沒有發(fā)生過塑性變形。如桿件脆斷時沒有明顯的伸長或彎曲，更無縮頸，容器破裂時沒有直徑的增大及壁厚的減薄。脆斷的構(gòu)件常形成碎片。材料的脆性是引起構(gòu)件脆斷的重要原因。

因構(gòu)件中存在嚴重缺陷（如裂紋）發(fā)生低應(yīng)力脆斷時也具有脆性斷裂的宏觀特征，但此時材料不一定很脆。因材料脆性而發(fā)生的脆斷斷口“呈結(jié)晶狀”，有金屬光澤，斷口與主應(yīng)力垂直，也即與構(gòu)件表面垂直，斷口平齊。

3、疲勞斷口

疲勞斷口宏觀一般有明顯的三個區(qū)：疲勞源區(qū)、疲勞擴展區(qū)和瞬斷區(qū)。

 

 

涉及測試：失效分析