Page 88 - 理化检验-物理分册2024年第十期
P. 88
何 君，等：核燃料组件用冷拉弹簧丝绕制断裂原因
表明弹簧存在明显的裂纹扩展过程，弹簧丝断口 1.2 扫描电镜分析
宏观形貌如图 1 所示。由图 1 可知： 断面呈现灰黑 采用扫描电子显微镜对V形断口底部进行观察，
色，表面粗糙，没有明显的韧窝，表明断口附近基 结果如图2所示。由图2可知：断口外部区域可见明
本无塑性变形，呈典型的脆性断裂特征；弹簧外 显的裂纹源，该裂纹源与弹簧丝外表面的裂纹相通，
表面有明显的龟裂纹路，该纹路沿弹簧横向分布， 并呈分叉状往四周扩散，呈典型的脆性断裂特征[见
并布满整个弹簧表面。从断口及断口周围的龟裂 图2a）]；裂纹源附近存在大量的球形析出物聚集[见图
纹判断，裂纹起始于弹簧丝弯曲方向的外表面， 2b）； 断口中心区域存在大量的沿晶孔洞和球状析出
]
这是由拉丝材在弹簧绕制时弯曲，外表面承受拉 物，呈冰糖状花样，具有典型的沿晶脆性断裂特征[见
伸应力导致的，断裂首先发生于弹簧绕制时的外 图2c）]；断口附近弹簧丝外表面存在大量的局部坑洞
表面。 和微裂纹，裂纹沿弹簧丝表面横向扩展[见图2d）]。
图 1 弹簧丝断口宏观形貌
图 2 弹簧丝断口 SEM 形貌
1.3 金相检验 匀，平均晶粒尺寸约为80 μm[见图3a）]；纵截面晶
在断口附近截取并制备金相试样，将其置于光 粒则明显伸长，可以看到明显的孪晶界和变形滑移
学显微镜下观察，结果如图3所示。由图3可知：弹 线，表明弹簧丝沿纵向发生了明显变形，弹簧丝表面
簧丝表面较粗糙，存在多处细微裂纹痕迹；基体为 存在明显的细晶层，厚度约为30 μm，平均晶粒尺寸
典型的奥氏体γ相组织，横截面为等轴晶，晶粒均 仅约为10 μm，从表面到内部晶粒尺寸逐步增大[见
72
