【案例】塑料断裂失效分析

1. 案例背景

委托方样品为车顶天窗用零件，车主在使用天窗的过程中发现天窗关闭不上，现场调查发现此部件后端断裂。

 

2. 分析方法简述

如图1~4所示，NG样品塑胶断裂，其断裂位置位于样品塑胶的半圆孔处，通过形貌观察可观察到断口位置处有较为光滑的玻纤表面和玻纤剥离后的痕迹，无聚合物粘附在玻纤表面说明玻纤、填料和PA复合界面润湿性不好；形貌图片中没有观察到明显的塑性变形，属于脆性断口特征，应为外来大应力过载导致断裂。 

图1. NG样品断口宏观典型图片

图2. NG样品断口SEM图片

图3. NG样品断口SEM放大图片

图4. NG样品断口SEM放大图片

图5和图6显示了按照平行于断口方向和垂直于断口方向的截面在金相显微镜下的微观结构形态，其结果如下，平行于断口方向的玻纤大多数呈现线性，沿裂纹扩展方向排布，玻纤出现的线形多于圆点形；垂直于断口方向的玻纤大多数呈现点状截面形貌，玻纤出现的点形多于线形，切片结果说明失效材料内部存在玻纤分布方向性聚集的现象。由于此种现象的出现，容易导致产品在某一方向上强度降低，易于产生性能改变。

图5. 平行于断口方向的截面切片观察图

图6. 垂直于断口方向的截面切片观察图

3. 结果与讨论

对失效样品进行形貌分析和切片分析，分析结果表明失效原因为以下三点：

1）材料内部玻纤分布方向性聚集；

2）玻纤与PA复合界面润湿性不良导致结合力下降；

3）外来大应力过载导致塑胶在易应力集中位置起源开裂。

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