各类材料失效分析方法
失效分析方法与步骤
失效分析方法与步骤1.背景资料的收集和分析样品的选择2.失效零件的初步检查（肉眼检查及记录）3.无损检测4.机械性能检测5.所有试样的选择、鉴定、保存以及清洗6.宏观检验和分析（断裂表面、二次裂纹以及其他的表面现象）7.微观检验和分析8.金相剖面的选择和准备9.金相剖面的检验和分析10.失效机理的判定11.化学分析（大面积、局部、表面腐蚀产物、沉积物或涂层以及微量样品的分析）12.断裂机理的分析13.模拟试验（特殊试验）14.分析全部事实，提出结论，书写报告（包括建议在内）以上是失效分析的全部过程，当然具体到某个失效零件，不一定都要这些过程，要根据失效零件的复杂程度，具体分析。
失效分析报告的主要部分1.对坏零件的说明2.破坏时的工作条件3.以前的工作历史4.零件的制造和加工工艺5.失效的力学和冶金研究6.质量的冶金评价7.失效机理的总结8.预防类似事故的措施失效分析时要回答的问题断裂的先后次序确定了吗？如果失效涉及开裂或断裂，那么起点确定了吗？裂纹起源于表面还是表面以下？开裂是否于应力集中源有关？出现的裂纹有多长？载荷有多大？加载类型：静态、循环或间断？断裂机理是什么？断裂时的大概工作温度是多少？是温度造成的吗？是磨损造成的?是腐蚀组成的吗？是那种类型的腐蚀？使用了合适的材料吗？材料质量符合标准吗？材料的机械性能符合标准吗？坏零件是否经过适当的热处理？坏零件是否制造正确？零件的安装正确吗？零件在使用过程中经过修理吗？修理是否正确？零件是否经过适当的跑合？能修改零件设计以防止类似的事故吗？目前正在使用的同样零件也可能出现事故吗？如何才能防止呢？注意：要把根据事实得到的结果和根据推测得到的结论区别开来。
失效分析方案
失效分析方案一、引言失效分析是指通过对失效部件或系统的实物、历史数据、现场情况等进行研究和分析，找出失效原因和规律，以制定相应的解决方案。
失效分析在工程技术和产品开发中起着重要的作用，能够帮助我们定位问题、改进设计和提高可靠性。
本文将针对失效分析的具体步骤和相关工具进行详细介绍。
二、失效分析步骤失效分析一般包括以下几个步骤：2.1 收集信息在进行失效分析之前，需要收集相关信息，包括失效部件或系统的历史数据、技术规格、工作环境等。
这些信息对于分析失效原因和制定解决方案非常重要。
可以通过调查问卷、现场观察和采集资料等方式获取所需信息。
2.2 确定失效目标失效目标是指要分析的失效部件或系统。
根据收集到的信息，确定需要进行失效分析的具体对象。
例如，如果是对某个机械零部件的失效进行分析，则失效目标可以是这个零部件的某个具体型号或批次。
2.3 进行失效模式分析失效模式分析是寻找失效原因的重要方法。
通过对失效部件或系统的实物进行观察和测试，确定其失效模式。
失效模式可能是由于材料疲劳、设计缺陷、制造问题等引起。
通过分析失效模式，可以初步判断可能的失效原因。
2.4 进行实验和测试为了进一步验证失效模式和找出具体的失效原因，需要进行实验和测试。
可以通过对失效部件进行实验加载、材料结构分析、金相测试等方式，找出可能的失效原因。
同时，还需要记录实验和测试过程中的数据和观察结果，为后续的分析提供依据。
2.5 分析失效原因在收集到足够的信息和实验数据后，可以进行失效原因分析。
根据实际情况，可以采用多种方法进行分析，如质量分析、故障树分析、因果分析等。
通过分析失效原因，找出导致失效的根本原因，并制定相应的解决方案。
2.6 制定解决方案最后，根据对失效原因的分析，制定解决方案。
解决方案应该针对具体的失效原因，从材料、设计、制造等方面进行改进或优化。
制定解决方案时应注意可行性和经济性，并进行风险评估。
同时，还需要考虑后续的执行和跟踪，确保解决方案的有效性。
材料失效分析
材料失效分析材料失效分析指的是对材料在使用过程中发生失效的原因进行分析研究。
材料失效分析的目的是为了找出失效的根本原因，并采取相应的措施，以避免类似的失效再次发生。
本文将对材料失效分析的方法、步骤和案例进行探讨。
材料失效分析的方法主要包括观察、实验和理论分析。
观察是通过对失效材料的外观进行细致观察，寻找异常的现象或特征，以确定失效的类型和程度。
实验是通过对失效材料进行性能测试，比如强度测试、硬度测试、断裂韧度测试等，以确定失效的原因和机制。
理论分析是通过对材料的结构、组成和使用条件等方面进行分析，以确定失效的根本原因。
材料失效分析的步骤包括采集失效材料样品、外观观察、性能测试、理论分析和结论总结。
首先，需要采集失效材料的样品，并进行标记和记录，以便后续的观察和测试。
然后，通过对失效材料的外观进行观察，寻找异常的现象或特征。
接下来，对失效材料进行性能测试，以确定失效的原因和机制。
在进行性能测试时，可以使用一些常见的测试方法，比如拉伸试验、冲击试验、疲劳试验等。
同时，还可以进行显微结构观察和化学分析，以进一步确定失效原因。
最后，根据观察和测试结果，结合理论分析，得出失效的根本原因，并提出相应的改进措施或预防措施。
以下是一个材料失效分析的案例：某企业生产的铝合金产品在使用过程中出现断裂失效的问题。
首先，对失效的产品进行了观察，发现断裂面上存在明显的晶粒沿晶断裂和脆性断口；然后，对失效产品进行了拉伸试验，发现其强度和韧性均明显低于设计要求；接着，通过金相显微结构观察和化学分析，发现材料中存在夹杂物和析出物，并且晶粒有明显的不均匀性。
综合观察和测试结果，并结合理论分析，得出了以下结论：失效的原因是材料中的夹杂物和析出物导致了晶粒的不均匀性，从而降低了材料的强度和韧性。
为了解决这个问题，可以采取以下措施：提高熔炼过程的质量控制，减少夹杂物和析出物的含量；优化热处理工艺，改善晶粒的均匀性；加强材料的检验和品质管理，确保产品的质量符合设计要求。
材料力学模型和失效分析方法
材料力学模型和失效分析方法材料力学模型和失效分析方法是材料科学与工程领域中非常重要的研究和实践内容。
通过建立适当的力学模型和采用合适的失效分析方法，可以揭示材料的力学行为和失效机制，为设计和制造高性能材料和组件提供科学依据。
本文将探讨材料力学模型和失效分析方法的基本概念、应用意义以及一些常见的模型和方法。
材料力学模型是描述材料的宏观力学行为的数学模型。
它通过几何形状、内部结构和材料特性等因素来描述材料的应力-应变关系。
材料力学模型可分为理论模型和经验模型两种。
理论模型是基于材料的微观结构和力学原理推导而来的，如弹性理论、塑性理论等。
经验模型是通过实验数据拟合得到的，对特定材料或特定条件下的力学行为进行近似描述。
常见的材料力学模型包括线性弹性模型、非线性弹性模型和塑性模型等。
线性弹性模型是最基本的材料力学模型之一。
它是建立在胡克定律的基础上，假设材料在小应变范围内具有线性的应力-应变关系。
这种模型适用于强度较高的刚性材料，如金属。
同样重要的是非线性弹性模型，它考虑了材料在大应变下的非线性行为。
这种模型常用于强度较低的柔性材料，如橡胶。
塑性模型则用于描述材料的可塑性行为，主要应用于塑性变形过程的分析和预测。
失效分析方法是在材料失效问题中应用的一系列分析技术。
它们通过观察、测试和计算等手段，对材料失效的机理进行研究和分析。
失效分析的目标是找出材料失效的原因和机制，以便采取相应的措施来避免或延缓失效。
常见的失效分析方法包括金相分析、断口分析和有限元分析等。
金相分析是通过对材料的显微组织进行观察和测试，来了解材料的组织特征和性能状况。
通过金相分析，可以得出材料的晶体结构、晶界、相含量和多相分布等信息，从而推断失效的机理和形态。
断口分析是通过对材料的断口形貌进行观察和分析，来了解材料失效的形式和机理。
不同的断口形貌反映了不同的失效方式，如脆性破裂、韧性断裂和疲劳断裂等。
有限元分析是一种基于数值计算的方法，通过模拟材料的力学行为和受力状态，预测材料的应力分布和变形情况。
工程材料失效分析方案
工程材料失效分析方案背景工程材料在使用过程中可能会发生失效，这不仅会影响项目的进度和质量，还会导致经济损失。
因此，需要建立一套完整的工程材料失效分析方案，对失效原因进行深入研究，提高工程材料的使用效率和质量。
目的本文旨在建立一套全面的工程材料失效分析方案，从失效原因、检测方法和预防措施等方面进行探讨，以提高工程材料的使用效率和质量，减少因材料失效而导致的风险和损失。
失效原因工程材料失效的原因很多，常见的有以下几种：1.化学腐蚀：当工程材料与环境中的化学物质发生反应时，可能会导致材料的腐蚀和失效。
2.热失效：高温会使材料的结构发生变化，从而影响其性能和使用寿命。
3.疲劳失效：工程材料在长时间的交替载荷作用下，可能会产生疲劳裂纹，导致材料失效。
4.水蚀划伤：工程材料在长时间的水蚀和划伤作用下，可能会导致表面的蚀刻和严重磨损，从而失效。
5.震动磨损：当工程材料在振动环境下使用时，可能会出现局部疲劳、磨损和裂纹等问题，导致失效。
6.动态荷载失效：当工程材料暴露在动态荷载下时，可能会造成材料变形、疲劳和断裂等失效现象。
以上仅列出了部分失效原因，实际上还有很多其他的因素可能会导致工程材料失效，因此，我们需要建立一套完整的分析方案和检测方法。
检测方法为了准确判断工程材料是否遭受了失效，需要采用一些科学的检测方法，这样可以大大提高失效分析的准确性和可靠性。
以下是几种常用的检测方法：1.金相分析：通过对工程材料的金相组织进行观察和分析，可以推断出材料的组成、结构和工艺特征，从而判断材料是否发生了失效。
2.热失效检测：通过显微结构和物理性能测试等方法，揭示高温下材料的变形和失效现象。
这种检测方法适用于温度较高的材料，如钢材、合金等。
3.疲劳测试：通过在工程材料上施加循环载荷，模拟实际使用环境，从而判断材料的疲劳性能和使用寿命。
疲劳测试可分为高周疲劳和低周疲劳两种。
4.化学分析：通过对环境中的化学成分进行测试，推断出材料是否与环境发生了化学反应，从而判断材料的耐腐蚀性。
材料失效分析方法综述
材料失效分析方法综述材料失效是指材料在使用过程中，无法满足其设计要求或者正常使用寿命结束的情况。
对于工程领域而言，材料失效可能导致设备或结构的损坏、事故的发生甚至人身安全的威胁。
因此，准确判断材料失效的原因和机制，对于提高材料的可靠性和寿命至关重要。
在这篇文章中，我们将综述几种常用的材料失效分析方法，包括金相分析、红外光谱分析、热分析、X射线衍射分析和扫描电子显微镜分析等。
金相分析是一种常见的材料失效分析方法。
它通过观察材料的组织结构，来确定可能的失效机制。
通过光学显微镜观察材料的显微组织，可以发现一些常见的失效问题，如晶体缺陷、夹杂物、晶粒长大不良等。
金相分析可以提供宝贵的信息，帮助确定疲劳、腐蚀、断裂等失效机制，并指导进一步的材料改进和工艺优化。
红外光谱分析是一种利用材料对红外光的吸收和散射来识别和分析材料的方法。
材料中不同的化学成分和它们之间的结合方式会导致不同的红外光谱特征。
通过对材料的红外光谱进行分析，可以确定材料中存在的化学成分和它们的状态，从而判断失效的原因。
例如，红外光谱分析可以用来检测材料的老化程度、化学变化、污染物等。
热分析是通过对材料在不同温度下的性质变化进行监测和分析的方法。
常用的热分析技术包括差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TGA）和热膨胀测量等。
这些技术通过测量样品在升温和降温过程中的热力学性质变化，如热流、质量损失和尺寸变化等，来推断材料的热稳定性、热老化、热膨胀系数等信息。
热分析可以帮助确定材料失效是由于热老化、热应力或温度变化导致的。
X射线衍射分析是一种材料结构和相变分析的重要技术。
它利用X射线与材料相互作用的规律，通过观测和分析材料衍射的特征，可以确定材料的晶体结构、晶体缺陷和相变等信息。
X射线衍射分析可以帮助研究人员了解材料的结晶状态、晶格畸变和应力状态等。
对于失效材料的分析，X射线衍射可以确定材料中是否存在晶体缺陷或相变，从而推断失效机制。
扫描电子显微镜（SEM）是一种通过扫描材料表面，并利用电子束与材料相互作用产生的各种信号来观察和分析材料表面形貌和微观结构的方法。
工程材料失效分析方案
工程材料失效分析方案一、前言工程材料是现代工程中不可或缺的一部分，它们承载着重要的结构功能，直接影响到工程的安全性、稳定性和耐久性。
然而，在使用过程中，工程材料往往会出现各种失效情况，例如裂纹、腐蚀、疲劳等，这些失效现象会影响到工程的正常运行，甚至造成严重的事故。
因此，工程材料失效分析显得至关重要。
本文将从失效分析的目的、方法和实施步骤等方面进行详细介绍，希望可以为相关领域的工程师提供一些指导。
二、失效分析的目的失效分析的主要目的是为了确定工程材料失效的原因，帮助人们找出如何避免类似情况再次发生的方法。
具体来说，失效分析的目的包括以下几个方面：1. 确定失效原因：通过对失效样品的实验分析，确定失效的具体原因，包括物理损坏、化学腐蚀、热疲劳等。
2. 提出改进建议：根据对失效原因的分析，提出相应的改进建议，包括选择更合适的材料、改进生产工艺、加强监测检测等。
3. 提高工程质量：通过对失效案例的分析，总结经验教训，提高工程质量，避免类似失效再次发生。
三、失效分析的方法失效分析通常采用的方法包括实验室试验、现场调查、模拟仿真和文献调研等。
具体来说，失效分析的方法主要有以下几种：1. 实验室试验：通过对失效样品进行金相分析、扫描电镜观察、拉伸试验等实验，确定失效的具体原因。
2. 现场调查：深入现场，对失效部件进行观察、测量和采集样品，了解失效环境、使用条件和维护保养情况等。
3. 模拟仿真：通过建立失效模型，进行材料性能仿真和寿命预测，确定失效的可能原因。
4. 文献调研：查阅相关文献、标准和规范，了解失效案例的历史数据，分析失效趋势和规律。
四、失效分析的实施步骤失效分析的实施步骤通常包括以下几个阶段：失效样品接收、现场调查、实验室试验、数据分析和报告撰写。
1. 失效样品接收：首先需要收集失效样品，并记录失效的具体情况，包括失效部位、失效形式、失效时间、使用条件等。
2. 现场调查：对失效部件进行现场观察和测量，并采集相应的样品，了解失效环境、使用条件和维护保养情况等。
常用失效分析方法整理
常⽤失效分析⽅法整理常⽤失效分析⽅法整理 C-SAM（超声波扫描显微镜)，⽆损检测:sonix１.材料内部的晶格结构，杂质颗粒．夹杂物．沉淀物．2. 内部裂纹. 3.分层缺陷.4.空洞,⽓泡,空隙等. X－Ray⽆损检测:德国依科视朗服务介绍：X-Ray是利⽤阴极射线管产⽣⾼能量电⼦与⾦属靶撞击，在撞击过程中，因电⼦突然减速，其损失的动能会以X-Ray形式放出。
⽽对于样品⽆法以外观⽅式观测的位置，利⽤X-Ray 穿透不同密度物质后其光强度的变化，产⽣的对⽐效果可形成影像，即可显⽰出待测物的内部结构，进⽽可在不破坏待测物的情况下观察待测物内部有问题的区域。
服务范围：产品研发，样品试制，失效分析，过程监控和⼤批量产品观测服务内容：1.观测DIP、SOP、QFP、QFN、BGA、Flipchip等不同封装的半导体、电阻、电容等电⼦元器件以及⼩型PCB印刷电路板2.观测器件内部芯⽚⼤⼩、数量、叠die、绑线情况3.观测芯⽚crack、点胶不均、断线、搭线、内部⽓泡等封装缺陷，以及焊锡球冷焊、虚焊等焊接缺陷显微镜分析OM ⽆损检测:蔡司⾦相显微镜OM服务介绍：可⽤来进⾏器件外观及失效部位的表⾯形状，尺⼨，结构，缺陷等观察。
⾦相显微镜系统是将传统的光学显微镜与计算机（数码相机）通过光电转换有机的结合在⼀起，不仅可以在⽬镜上作显微观察，还能在计算机（数码相机）显⽰屏幕上观察实时动态图像，电脑型⾦相显微镜并能将所需要的图⽚进⾏编辑、保存和打印。
服务范围：可供研究单位、冶⾦、机械制造⼯⼚以及⾼等⼯业院校进⾏⾦属学与热处理、⾦属物理学、炼钢与铸造过程等⾦相试验研究之⽤服务内容：1.样品外观、形貌检测2.制备样⽚的⾦相显微分析3.各种缺陷的查找体视显微镜OM ⽆损检测:蔡司服务介绍：体视显微镜，亦称实体显微镜或解剖镜。
是⼀种具有正像⽴体感的⽬视仪器，从不同⾓度观察物体，使双眼引起⽴体感觉的双⽬显微镜。
对观察体⽆需加⼯制作，直接放⼊镜头下配合照明即可观察，成像是直⽴的，便于操作和解剖。
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差示扫描量热法(DSC) 热机械分析(TMA) 热重分析(TGA) 动态热机械分析(DMA)
导热系数(稳态热流法、激光散射法)· 裂解分析： 裂解气相色谱-质谱法 凝胶渗透色谱分析（GPC） 熔融指数测试（MFR） 断口分析： 扫描电子显微镜（SEM），X射线能谱仪（EDS）等 物理性能分析： 硬度计，拉伸试验机， 万能试验机等
图5 拉伸试验材料断裂面扫描电镜图像 4 高分子材料失效分析 高分子材料技术总的发展趋势是高性能化、高功能化、复合化、智能化和绿色化。因为技术的全新要求和产品的高要求 化，而需要通过失效分析手段查找其失效的根本原因及机理，来提高产品质量、工艺改进及责任仲裁等方面。
图6 免喷涂塑料 失效模式： 断裂，开裂，分层，腐蚀，起泡，涂层脱落，变色，磨损失效 常用手段： 成分分析： 傅里叶红外光谱仪（FTIR） 显微共焦拉曼光谱仪(Raman) 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) X射线荧光光谱分析(XRF) 气相色谱-质谱联用仪(GC-MS) 裂解气相色谱-质谱联用(PGC-MS) 核磁共振分析(NMR) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(XPS) X射线衍射仪(XRD) 飞行时间二次离子质谱分析(TOF-SIMS)
各类材料失效分析方法
Via 常州精密钢管博客 失效分析是一门发展中的新兴学科，近年开始从军工向普通企业普及，它一般根据失效模式和现象，通过分析和验
证，模拟重现失效的现象，找出失效的原因，挖掘出失效的机理的活动。在提高产品质量，技术开发、改进，产品修复 及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。
失效分析流程
图8 工业CT检测系统 成分分析： X射线荧光光谱分析(XRF)等，参见高分子材料失效分析中成分分析。 热分析： 重分析法（TG）、差示扫描量热法(DSC)、静态热机械分析法(TMA)、动态热机械分析(DMTA)、动态介电分析(DETA) 破坏性实验： 切片分析（金相切片、聚焦离子束（FIB）制样、离子研磨（CP）制样） （6）涂层/镀层失效分析
2 电子元器件失效分析 电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的 可靠性。
图3 电子元器件 失效模式 开路，短路，漏电，功能失效，电参数漂移，非稳定失效等 常用手段· 电测：连接性测试 电参数测试 功能测试 无损检测： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 制样技术： 开封技术(机械开封、化学开封、激光开封) 去钝化层技术(化学腐蚀去钝化层、等离子腐蚀去钝化层、机械研磨去钝化层) 微区分析技术(FIB、CP) 显微形貌分析： 光学显微分析技术 扫描电子显微镜二次电子像技术 表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 俄歇电子能谱分析(AES)
图1 失效分析流程 各种材料失效分析检测方法 1 PCB/PCBA失效分析 PCB作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与
可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。
图2 PCB/PCBA 失效模爆板、分层、短路、起泡，焊接不良，腐蚀迁移等。 常用手段· 无损检测： 外观检查，X射线透视检测，三维CT检测，C-SAM检测，红外热成像 表面元素分析： 扫描电镜及能谱分析(SEM/EDS) 显微红外分析(FTIR) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(XPS) 二次离子质谱分析(TOF-SIMS)· 热分析：· 差示扫描量热法(DSC) 热机械分析(TMA) 热重分析(TGA) 动态热机械分析(DMA) 导热系数(稳态热流法、激光散射法) 电性能测试： · 击穿电压、耐电压、介电常数、电迁移· 破坏性能测试： 染色及渗透检测
X射线光电子能谱分析(XPS) 二次离子质谱分析(SIMS) 无损分析技术： X射线透视技术 三维透视技术 反射式扫描声学显微技术(C-SAM) 3 金属材料失效分析 随着社会的进步和科技的发展，金属制品在工业、农业、科技以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，因此金属材 料的质量应更加值得关注。
图7 安捷伦裂解气相色谱质谱联用仪
（5）复合材料失效分析 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成。具有比强度高，优良的韧性，良好的环境抗力等优点，因此在 实际生产中得以广泛应用。 失效模式 断裂，变色失效，腐蚀，机械性能不足等 常用手段· 无损检测：· 射线检测技术（ X 射线、γ 射线、中子射线等）（穿透法、脉 冲反射法、串列法），红外热波检测技术，声发射检测技术，涡流检测技术，微波检测技术，激光全息检验法等。
分析结果提交
1) 提出失效性质、失效原因 2) 提出预防措施（建议） 3) 提交失效分析报告 总结：失效分析是经验和科学的结合，失效分析工程师就如医生，工艺设计之初要有预防对策；产品生产后，进行体 检，找出其中的隐患，给出预防办法去防止；失效发生后通过各种手段查找病因：验血，照X光，做B超等，根据检验的 数据进行分析是什么症状并对症下药，给出补救办法。 目前国内这方面做得比较欠缺，设计、生产、失效，各干各的。实际上，失效分析应该参与到产品的设计工作，这样才 能从根本上避免产品失效。
图4 船用柴油机曲轴齿轮 失效模式 设计不当，材料缺陷，铸造缺陷，焊接缺陷，热处理缺陷 常用手段 金属材料微观组织分析： 金相分析 X射线相结构分析 表面残余应力分析 金属材料晶粒度· 成分分析：直读光谱仪、X射线光电子能谱仪(XPS)、俄歇电子能谱仪(AES)等 物相分析：X射线衍射仪（XRD）
残余应力分析：x光应力测定仪 机械性能分析：万能试验机、冲击试验机、硬度试验机等
图9 左IC分层失效 、右涂层样品界面点腐蚀失效 失效模式 分层，开裂，腐蚀，起泡，涂/镀层脱落，变色失效等 常用手段
成分分析： 参见高分子材料失效分析 热分析： 参见高分子材料失效分析 断口分析： 体式显微镜（OM） 扫描电镜分析（SEM） 物理性能： 拉伸强度、弯曲强度等 模拟试验（必要时） 在同样工况下进行试验，或者在模拟工况下进行试验。