分享：骨传导蓝牙耳机镍钛合金后挂早期断裂缘由

摘 要:骨传导蓝牙耳机镍钛合金后挂在组装后呈现发软现象,并在疲倦实验时发作早期断裂。 采用宏观察看、化学成分剖析、拉伸实验、金相检验、断口剖析及能谱剖析等措施,对该耳机后挂断 裂的缘由中止了剖析。结果表明:耳机镍钛合金后挂的原资料在轧制过程中构成折叠缺陷,在随后 的拉拔过程中折叠缺陷不时向资料内部延伸扩展,构成纵向裂纹,使资料接受外力的才干降低,导 致耳机后挂在运用时呈现发软现象,并在疲倦实验时发作早期断裂。

关键词:骨传导蓝牙耳机;镍钛合金;早期断裂;折叠缺陷

中图分类号:TG146.1 文献标记码:B 文章编号:1001-4012(2022)03-0033-04

随着人们健身认识的进步,一种适用于路跑、越 野、滑板等运动的骨传导蓝牙耳机取得了越来越多 的关注及推行应用。

骨传导蓝牙耳机采用人体学创新设计,采用一 根镍钛合金丝制造耳机后挂打造均衡机身,稳定不 易掉落。用于制造耳机后挂的镍钛合金,具有优秀 的耐蚀性、高抗疲倦性、外形记忆效应和超弹性等特 点,在通讯和声学等范畴被普遍应用。

某骨传导蓝牙耳机后挂运用的镍钛合金丝的生 产工艺为熔炼→轧制(锻造)→切削帽口→名义切削 →热拉丝→冷拉丝,在耳机组装后,后挂呈现发软现 象,并在疲倦实验时发作早期断裂。

笔者经过一系列检验与剖析,对该耳机后挂发 软及断裂 原 因 进 行 了 分 析,并 提 出 了 相 应 的 改 进 措施。

1 理化检验

1.1 宏观察看

该款耳机废品中有个别耳机后挂呈现发软现 象,发软后挂的两个耳机芯间距明显大于正常后挂 的,见图1。对发软后挂的耳机中止疲倦实验,在第 6920次疲倦循环时发作早期断裂,不契合企业提 供的技术请求(在第 10000次 疲倦 循 环 时 断 裂)。 如图2所示:断裂发作在后挂中部;后挂内部镍钛合 金丝上有1条裂纹,从侧面可见裂纹沿纵向扩展;镍 钛合金丝端面裂纹沿径向扩展,简直贯串整个端面;断口呈台阶状,断口平齐,未见明显塑性变形,两个 台阶断口上均可见裂纹源,裂纹源分别位于丝材端 面裂纹启齿处和裂纹中部。

1.2 化学成分剖析

对丝径为1.15 mm 的后挂镍钛合金丝中止化 学成分剖析,结果见表1,可知其化学成分契合 GB 24627-2009 《医疗器械和外科植入物用镍-钛外形 记忆合金加工材》规范对镍钛合金的技术请求。

1.3 拉伸实验

对后 挂 镍 钛 合 金 丝 进 行 拉 伸 试 验,结 果 见 表2,其拉伸性能契合企业提供对镍钛合金的技术 请求。

1.4 相变温度检测

对后挂镍钛合金丝中止相变温度检测,结果为 -16 ℃,契合 GB24627-2009 规范对镍钛合金的 技术请求(不高于-10 ℃)。

1.5 断口剖析

在后挂镍钛合金丝断口处截取试样,用无水乙 醇经超声振荡清洗后,应用日本电子JSM-6510型扫描电镜(SEM)对断口整体形貌、台阶断口纵向开 裂区域、裂纹源区侧面中止察看。如图3所示:断口 可见部分机械损伤,两个台阶断口上的两条裂纹源 呈人字纹走向,裂纹源区 A1起始于镍钛合金丝端 面裂纹启齿处(机械损伤严重),裂纹源区 A2起始 于镍钛合金丝端面裂纹中部;裂纹扩展区 B1和 B2 均可见疲倦辉纹,扩展区 B1的疲倦辉纹走向是从 资料名义裂纹启齿处向内延伸扩展,扩展区 B2的 疲倦辉纹走向是从资料内部向外延伸扩展;瞬断区 C1和 C2均可见扁平状韧窝,呈典型的疲倦断裂特 征形貌;从断口裂纹源区 A1侧面察看发现,裂纹源 区 A1散布着许多平行于断面的微裂纹,为典型的 疲倦裂纹。如图4所示,后挂镍钛合金丝端面裂纹 启齿处可分为4个区域,区域1~3为裂纹扩展区, 其名义掩盖的氧化产物数量逐步减少,区域4为最 后断裂区。

1.6 金相检验

对后挂镍 钛 合 金 丝 断 口 横 截 面 进 行 磨 削,采 用蔡司 A1M 型光 学 显 微 镜 对 横 截 面 裂 纹 进 行 观 察。如图5所示,裂纹简直贯串整个丝材横截面, 裂纹启齿处 呈 一 定 角 度,且 以 锯 齿 状 向 基 体 内 沿 晶扩展。

1.7 能谱剖析

采用牛津INCAX-ACT250型能谱仪(EDS), 对后挂镍钛合金丝端面裂纹名义及台阶断口区域进 行微区半定量成分剖析。

如图6所示,后挂镍钛合金丝端面裂纹名义及 台阶断口区域除含有钛和镍元素外,还含有碳、氧、 铝、硅、铁等元素,这些元素可能来源于镍钛合金丝 锻 造过程中名义接触或氧化的物质,端面裂纹启齿处从裂纹延伸区至断裂区(区域1至区域4),其氧 含量逐步减少。

2 剖析与讨论

后挂镍钛合金丝的裂纹源分别位于丝材端面裂 纹启齿处和裂纹中部,裂纹扩展区均可见明显疲倦 辉纹,瞬断区可见扁平韧窝,整体呈疲倦断口的形貌 特征[1]。察看端面裂纹启齿处侧面发现,存在许多 平行于断面的微裂纹,为典型的疲倦裂纹[2],阐明后 挂镍钛合金丝属于疲倦脆断。

后挂镍钛合金丝端面裂纹启齿处呈一定角度, 且以锯齿状向内延伸扩展,裂纹启齿处有氧化产物, 具有折叠裂纹特征[3],这阐明镍钛合金丝在轧制过 程中构成折叠缺陷,折叠缺陷在随后的拉拔过程中 不时向资料内部延伸扩展,构成纵向裂纹,招致丝材 承载有效面积大大减小,降低了后挂接受外力的能 力,致使耳机后挂在运用时呈现发软现象,并在疲倦 实验时发作早期断裂。

3 结论及倡议

(1)耳机后挂镍钛合金丝原资料在轧制过程中 构成折叠缺陷,折叠缺陷在随后的拉拔过程中不时 向资料内部延伸扩展,构成纵向裂纹,招致丝材承载 有效面积大大减小,降低了后挂接受外力的才干,致 使耳机后挂在运用时呈现发软现象,并在疲倦实验 时发作早期断裂。

(2)关于轧制后的镍钛方坯两头的开裂部分, 由原来的修磨改为直接切除,锻造后增加名义切削 量,对抛光后的镍钛合金丝产品中止三维显微镜检 测,对裂纹段中止剪切。

(3)理论证明,经过实施以上措施,进步了镍钛 合金丝原资料的质量,经过约6个月的实践运转,产 品未再呈现原资料轧制缺陷惹起的早期断裂问题。

参考文献:

[1] 穆盈,施小立,祁凤君,等.镍钛合金医疗器械产品疲 劳测试断 裂 失 效 分 析 [J].理 化 检 验 (物 理 分 册), 2019,55(2):125-128.

[2] 廖景娱.金属构件失效剖析[M].北京:化学工业出版 社,2003.

[3] 王荣.机械配备的失效剖析(续前)第8讲 失效诊断 与预防技术(3)[J].理化检验(物理 分 册),2018,54 (4):244-255.

<文章来源> 资料与测试网 > 期刊论文 > 理化检验－物理分册 > 58卷 > 3期 (pp:33-36)>