Page 85 - 理化检验-物理分册2021年第九期

左玉婷, 等: 大型铝合金风机叶片断裂原因

1 理化检验

1.1 宏观形貌
通过断口痕迹和形状比对将所有风机叶片碎片
拼接成较完整的原始叶片, 编号为 1~14 。通过比
对每个叶片根部的原始生产批号刻痕, 还原叶片在
风机中的位置次序, 如图2所示。分别观察并统计
每个叶片碎片的数量、 完整度, 碎片表面及侧面的冲
击、 擦伤、 划伤痕迹以及叶片断口特点、 缺陷。结果
发现: 9号叶片的碎片数量最多, 为16片, 其次是3 , 图2 风机叶片拼接后还原的位置图

10 , 4 , 8号叶片; 同时发现4~7号叶片碎片的断口 Fi g 2 Restored p osition p ictureoffanbladeafters p licin g

均存在夹渣缺陷, 其中, 5 号叶片碎片存在多处夹 痕迹, 表面擦伤不严重, 断口存在大块夹渣; 9 号叶

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渣, 总面积为5.25cm 。 片碎片拼接较完整, 仅在靠近根部区域缺失尺寸约

由图3可以看出: 5 , 9 , 10号叶片根部断口均存 6cm×12cm 的大碎片, 整个叶片表面、 顶部及顶部

在亮白色区域, 尺寸分别为6.5cm×1.4cm 、 6.5cm× 侧面擦伤非常严重; 10号叶片为碎片缺失最严重的

1.4cm 、 6.7cm×1.3cm ; 5 号叶片表面无严重冲击 叶片, 缺失总面积为300cm 。
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图3 碎片拼接后得到的不同叶片的表面及断口宏观形貌

Fi g 3 Macromor p holo gy ofsurfaceandfractureofdifferentbladesobtainedb y fra g mentafters p licin g

a blade5 b blade9 c blade10
1.2 断口微观形貌 冲击脆性断裂特征, 部分叶片断口存在明显的夹渣。
采用JSM-6510型扫描电镜( SEM ) 观察叶片断 由图4可以看出, 10号叶片断口呈脆性解理断裂形
口微观形貌, 发现各个叶片的大部分断口均较平, 呈 貌, 为冲击断裂特征。

图4 10号叶片断口SEM 形貌

Fi g 4 SEM mor p holo gy offractureofblade10 a atlowma g nification b athi g hma g nification
由图5可以看出, 5号叶片断口较亮, 呈褶皱形 由图6可以看出: 5号叶片根部断口分为3个区
貌, 经能谱分析可知, 断口上夹渣的氧元素含量较 域, 图6a ) 箭头汇聚处为靠近表面的疲劳裂纹源区,
高, 结合褶皱的形貌推断该夹渣为氧化皮夹渣。 亮白色的发散区域为疲劳裂纹扩展区, 发暗的粗糙区
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