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客戶提供之材質(zhì)信息:本體材質(zhì)為壓鑄鋁合金ADC12,表面鍍化鎳。
1.1 斷口分析
以掃描電鏡SEM觀察斷口形貌,分析斷口特征及其失效模式:
其中左圖為低倍圖片,整個斷口無宏觀塑性變形特征,為典型的脆性斷裂,斷口表面存在大量孔洞,放大后右圖,根據(jù)孔洞形貌特征,推測應為鑄造縮孔。
1.2 切片分析
將樣品制作切片,經(jīng)鑲嵌、研磨、拋光后,以金相顯微鏡分析斷口部位基材內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。
特征分析:
(1)見上圖, 樣品表面局部存在微裂紋,微裂紋表面可見鍍鎳層,表面在電鍍前此處已存在微裂紋,微裂紋可能為表層縮孔所致,易發(fā)展成裂紋源;
(2) 基材內(nèi)部存在較多縮孔及疏松缺陷;
(3) 基材內(nèi)部存在大量粗大針狀及塊狀初晶相,粗大針狀初晶相割裂了基體的連續(xù)性,易引起應力集中,導致力學性能惡化,尤其是塑性的降低更為顯著。
1.3 金相分析
將切片用混合酸溶液侵蝕后,以金相顯微鏡分析樣品的金相組織:
金相分析圖片參見圖6,其中白色枝晶塊狀為初生α固溶體,基體為α+Si共晶體。
根據(jù)EDS測試結(jié)果,亮灰色粗大針狀初晶相主要為Al-Fe-Si雜質(zhì)相(應為初晶β相Al9Fe2Si2),亮灰色塊狀初晶相主要為Al-Fe-Si-Mn-Cu-Cr相。
將樣品表面鍍層用研磨方法去除,采用火花原子放射光譜儀Spark-AES對樣品基材材質(zhì)成分進行分析,測試結(jié)果參見表2,ADC12成分規(guī)格參見表3:
與ADC12規(guī)格比較,F(xiàn)e含量偏高。Fe是降低Al-Si系合金力學性能的主要元素,F(xiàn)e在合金中形成的針狀β(Al9Fe2Si2)相隨含F(xiàn)e量的增加而長大,顯著降低力學性能。
斷口為脆性斷裂,斷口表面存在大量縮孔;
樣品表面局部存在微裂紋,應為為表層縮孔所致,易發(fā)展成裂紋源導致斷裂;
另外,基材Fe含量較高,內(nèi)部存在大量粗針狀β(Al9Fe2Si2)相及縮孔等缺陷,影響了基體組織的連續(xù)性,導致力學性能惡化。
改善建議
1、改善壓鑄工藝,減少縮孔特別是表面縮孔等缺陷;
2、嚴格控制鑄件Fe含量,避免出現(xiàn)過多粗針狀雜質(zhì)相。
(本文來自公眾號:華南檢測中心(CMC))
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