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1、測試背景

客戶汽車發(fā)動機(jī)支架設(shè)計壽命10萬公里，但在安裝之后即發(fā)生早期斷裂。該支架材質(zhì)為鑄鋁A380，鑄造工藝為壓力鑄造，表面經(jīng)拋丸處理?？蛻羲蜋z發(fā)動機(jī)支架-斷件，其一端安裝在變速箱上，另一端安裝在懸置固定在橫梁上。根據(jù)客戶要求，對發(fā)動機(jī)支架-斷件進(jìn)行失效分析測試，以期找出斷裂原因。沒有特殊聲明，測試位置均取自變速箱側(cè)斷面。

2、實驗方案

3、測試結(jié)果

3.1 宏觀形貌觀察：

發(fā)動機(jī)支架斷面無明顯塑性變形，整體呈灰白色且可觀察到較多小亮面。裂紋起始于左側(cè)支撐薄壁邊緣（A區(qū)），終止于右側(cè)拐角及厚壁兩個臺階處（C區(qū)），中間大面為擴(kuò)展區(qū)（B區(qū)）。下圖所示箭頭方向為裂紋擴(kuò)展方向。

3.2 微觀形貌觀察：

發(fā)動機(jī)支架斷面A區(qū)域（裂紋源）淺表層位置可觀察到較多夾渣和氣孔；B區(qū)域（擴(kuò)展區(qū)）也可觀察到夾渣和較明顯的枝晶和孔洞，斷面主要為準(zhǔn)解理和少量的解理面，呈脆性斷裂；C區(qū)域（終斷區(qū)）表層附近可觀察到一些撕裂韌窩和夾渣。

3.3 拋光態(tài)形貌觀察： 

發(fā)動機(jī)支架A區(qū)（裂紋源）淺表層觀察到較多氣孔缺陷，中部位置也可觀察到較密集的縮孔缺陷。 

3.4 腐蝕態(tài)形貌觀察：

發(fā)動機(jī)支架基體金相組織α枝晶與α+Si+Al2Cu三元共晶體均勻分布，共晶硅為短桿狀和針狀，為變質(zhì)不足狀態(tài)（參照J(rèn)B/T7946.1-2017（鈉變質(zhì)）)。

3.5 化學(xué)成分測試：

參照ASTM B85-2014標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動機(jī)支架-斷件樣品化學(xué)成分符合A380規(guī)格要求。 

4、分析討論

1.發(fā)動機(jī)支架裂紋源位于左側(cè)支撐薄壁處，此位置淺表層存在較多夾渣和氣孔等鑄造缺陷；

2.發(fā)動機(jī)支架大部區(qū)域均可觀察到明顯的枝晶和孔洞等缺陷，斷面主要為準(zhǔn)解理和少量的解理面，呈脆性斷裂；

3.發(fā)動機(jī)支架基體組織變質(zhì)不足，α枝晶與α+Si+Al2Cu三元共晶體均勻分布，共晶硅為短桿狀和針狀；

4.發(fā)動機(jī)支架化學(xué)成分符合A380成分規(guī)格。 

5、結(jié)論

發(fā)動機(jī)支架-斷件整體存在較嚴(yán)重的夾渣、氣孔、枝晶等鑄造缺陷，且基體變質(zhì)不足，存在較多短桿狀和針狀共晶硅，嚴(yán)重降低基體強(qiáng)度，以致在使用過程中，表層缺陷處應(yīng)力集中萌生裂紋，進(jìn)而不斷擴(kuò)展發(fā)生斷裂。

6、改善建議

改善鑄造工藝，減少鑄造缺陷。