机械装备失效分析小课堂——设计因素造成的失效诊断(5)

案例2：材料性能不匹配

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某直升飞机的天线材料为TA18改良型钛合金，为抽拉式结构，连接段之间采用铆接方式。飞机飞行时间累积不到60小时，天线即发生了断裂。 [原创文章：www.11jj.com]

经调查，该机型尚处于新研制阶段，铆钉材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢。经断口分析，天线断裂性质为疲劳断裂，断裂起源于铆接孔侧，该处的管壁明显减薄，加大了该处的应力集中程度，导致早期疲劳断裂，见图1。

铆接材料一般选择硬度较低、塑性较好的材料，铝铆钉在飞机蒙皮上有成熟的应用。该飞机天线在设计时更多地考虑了强度方面的因素，选取了1Cr18Ni9Ti不锈钢，在铆接过程中1Cr18Ni9Ti不锈钢会发生形变硬化，其硬度会高于TA18钛合金的，结果导致孔口部位管壁厚减薄。

显然，该起失效案例是由于设计时对铆钉材料的选择方面考虑不足，只关注了铆钉的强度，，却忽视了铆接过程中匹配材料之间的性能变化，结果导致了早期失效。

（a）疲劳源（b）疲劳辉纹和二次裂纹

图1 某直升飞机天线断口形貌

节选自：《理化检验—物理分册》 Vol.54 2018.2

作者：王荣，教授级高工，上海材料研究所