案例分析 | 又现飞机风挡裂纹，材料失效分析该如何进行？

       

案例背景

       

塑料制件在使用过程中发生开裂（见图1），需要找到开裂的原因，为进一步改善提供方向。

       

材料分析

       

1. ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑性高分子材料，具有一定的耐磨性，抗冲击性优良，具有高光泽度。适用于一般的外壳制件、机械零件、减磨耐磨零件、传动零件和和电讯零件；

2. ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油侵蚀会产生应力开裂。

       

断面形貌

       

从光学显微镜观测断面图可以明显看出塑料制件的断裂面形貌图为较为平整，切可以明显看出溶剂侵蚀的痕迹。

光学显微镜观测断面图

扫描电镜观测断面图

根据扫描电镜的形貌数据可以清晰看出制件断面形貌较为平整，且部分形貌为鳞片状，为典型的脆性断裂；另外根据断面的环状性形貌可以推测制件断裂后，断面残存溶剂，导致断面发生局部腐蚀。

       

断面参与物质分析

       

对材料正常截面和断面部分进行红外光谱分析，下图为分析结果，从红外光谱图中可以看出材料正常截面的主要成分为ABS；材料断面在1722.64cm-1处有特征吸收，说明断面含有含羰基类物质。

制件正常截面的红外光谱图

制件断面的红外光谱图

       

怀疑目标物质分析

       

对于怀疑的目标物质玻璃水进行红外光谱分析并与显微红外测试塑料制件的断面的红外光谱进行对比分析。从图中可知断面与玻璃水在1722.64 cm-1处附近有相似的羰基吸收峰，且在1026.99 cm-1和1067.22 cm-1断处有相似的吸收峰，说明断面可能残留玻璃水类的物质。

玻璃水（粉红）与制件断面（蓝色）、制件正常截面（绿色）的红外光谱对比图

       

开裂原因分析

       

       

总结建议       

       

根据光学显微镜、SEM、红外光谱法对塑料制件的断裂面及玻璃水分析对比可知：

1）由学显微镜、SEM 的形貌图可知，塑料制件断面形貌平整，为典型的脆性断裂形貌特征，且断面有较大的溶剂侵蚀形貌特征；

2） 由塑料制件断面的显微红外光谱、玻璃水的红外光谱对比数据可知：断面含有与玻璃水相似的成分；

综上所述，塑料制件的开裂原因可能是由含有羰基成分的玻璃水对于ABS塑料制件侵蚀，进而导致应力释放而开裂。建议客户在成型工艺过程中尽量避免材料与玻璃水接触，避免出现塑料制件受侵蚀而断裂的情况。

       

客户反馈        

       

客户收到报告后修改了相应工艺步骤，塑料制件不再出现断裂现象，解决了客户的塑料制件失效问题。

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来源：国高材分析测试中心