ZL107铝合金摩托车减震器底筒断裂分析黄福祥，张津，杜长华，陈方(重庆工学院材料科学与工程学院，重庆 400050)摘 要：采用光学显微镜和电子探针分析仪等分析手段，对ZL107铝合金摩托车减震器底筒的早期断裂进行了分析。结果表明，断裂零件材料中杂质元素含量过高，组织为数量很多的粗大针状相，合金塑性的降低是造成减震器底筒发生早期断裂的主要原因，并通过试验提出了改进意见。关键词：ZL107铝合金；早期断裂；针状相嘉陵摩托车减震器底筒由ZL107铝合金压铸成型，表面喷漆后安装使用。该批零件在使用仅一个多月时，发生断裂，属早期断裂行为。为查清事故原因，防止类似事故的发生，对该批断裂件进行失效分析。1　试验方法首先对该批断裂减振器底筒进行宏观分析，并根据连杆大头圆环受力情况，判断出首先断裂的断口。沿底筒横截面距断口10mm处切取断口样品，然后用丙酮及超声波清洗，并用JCXA-733型电子探针显微分析仪进行显微断口分析。在断口附近沿底筒轴线及横截面分别切取金相样品。采用Olympus-PME3型光学显微镜检查非金属夹杂物及金相显微组织，组织侵蚀剂为氢氟酸水溶液，并对断裂零件进行化学成分分析，采用HB-3000B布氏硬度计测试试样的硬度，D2.5mm钢球，载荷砝码62.5kg，保持时间30s。2　试验结果表1为检测的断裂减振器底筒的化学成分及硬度及GB/T1173—1995《铸造铝合金的牌号及化学成分》标准中规定的化学成分。断裂减振器底筒的断口宏观形貌见图1。由图1可知，断口较粗糙，没有明显的塑性变形痕迹，断面基本与底筒轴线垂直，属脆性断裂。由断口上的细微放射状条纹可知，断口的上端部分为裂纹源，而下部断口呈现剪切唇形状，断面与底筒轴线大约成45°的位置是断裂最终部分。该零件在使用过程中受到的应力是来自轴向的拉压应力，但在断口上没有留下明显的疲劳条纹痕迹。断口平面除最终断裂部位外基本上与轴线垂直，即与所受应力相垂直。在强光照射下，转动断口时，其上有反光的小平面存在，有明显的金属光泽。由图2断裂减震器底筒的显微组织可见，其组织由α-Al相、Si相、Cu相、Fe相组成，其中基体为α-Al相；Si相呈浅灰色，以短针状Si形式存在；Cu相呈棕黑色，大多以树枝状或块状存在；Fe相为深灰色，以长条针状存在。其组织较粗大，尤其是铁相以长针状形式分布，数量很多，尺寸很大，这将大大降低材料的塑性。