济南失效分析

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由中国机械和装备制造业技术培训中心主办的2018年全国失效分析及材料疲劳、断裂、损伤、残余应力研讨会（简称“2018年全国失效分析等研讨会”）在召开，来自全国高校、研究院所、企业的70多名代表参会。研讨会特邀专题十二篇，其中我所就有两篇。
此次特邀专题中，内容涉及材料失效分析新诠释及其重*程案例分析、材料失效分析基础与应用、金属构件失效的普遍性与裂纹扩展机理、无损探伤新技术及其应用等多个方面。
我所725研究所的高灵清研究员和张亚军高工分别作了“失效分析引发的舰船设备中关注的材料问题”和“材料的疲劳问题与对策”两篇专题。针对舰船设备中的构件失效分析现状及国内外失效构件中所涉及的大量疲劳问题，结合我所近年来在相关领域取得的系列研究成果，提出了舰船设备在设计应用时的选材方向及避免发生疲劳失效的有效对策，引起了强烈反响。

定义：失效分析是指分析研究构件的断裂，表面损伤及变形等失效现象的特征及规律的一门技术。

一、失效及其常见形式：
机械构件由于组织与性能发生变化而引起不能完成*功能时，
称之为失效。
较常见的失效形式**械力破坏、腐蚀性破坏、高温破坏。

二、失效分析及其意义：
失效分析是指分析研究构件的断裂，
表面损伤及变形等失效现象的特征及规
律的一门技术。意义：失效分析对改进产品设计，选材等提供依据，并防止或减
少断裂事故发生；通过失效分析还可以预测可靠性；可以提高机械产品的信誉，
并能起到技术反馈作用。
失效分析是对已失效产品进行的一种事后检查。使用电测试以及先进的物理、金相和化学的分析技术，找出失效机理和失效原因，并在生产工艺、器件设计、试验或应用方面提出行之有效的改进措施，防止失效重复出现，提高电子产品和整机设备的可靠性。
适用范围：

分立元件（阻、容、感、继电、接插件敏感元件）；
分立器件（小、中、大功率晶体管敏感器件）；
集成电路；
射频微波器件；
各种电源/光电模块等；
各类型电子产品。

失效分析是对已失效器件进行的一种事后检查。使用电测试以及先进的物理、金相和化学的分析技术，验证所的失效，确定其失效模式，找出失效机理。得出相应结论，确定失效的原因或相应关系，或者在生产工艺、器件设计、试验或应用方面采取纠正措施，以消除失效模式或机理产生的原因，防止其重新出现。失效分析对产品的生产和使用都具有重要的意义。
2.失效模式及机理
失效模式：失效的外在表现形式，不需要深入说明其物理原因，易于记录和。
如：焊接不良、开路、短路、表面异物、、氧化腐蚀、电化学迁移、起泡等。
失效机理：导致失效发生的物理化学变化过程和对这一过程的解释。
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失效分析是一门发展中的学科，在提高产品质量，金属材料技术开发、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，失效分析主要含有金属材料、热处理、焊接、材料加工与成型、机械设计、材料力学、无损等不同的专业。
具体项目
金相检验是一种常规的实验分析方法.它在失效分析中能提供被检材料的大概种类和组织状况。从检验出的显散组织来推断或证实被检材料制造过程中经历的工艺过程，以及执行这些工艺是否属正常，同时还可提供失效件在发生事故时是否发生塑性变形等情况，以及失效件在使用过程中无意造成的热处理效果等。反映出失效件在工作条件下发生的腐蚀(大致可以定性和对腐蚀程度的半定量)、磨损、氧化和严重的表面加工硬化等，并可初步确定其程度。从失效件上存在的裂纹，通过光学金相，大致可看出裂纹的发生及延伸分布的特征以及裂纹两侧的显微组织，来判断裂纹的性质，从而可提供失效件裂纹的产生原因;夹杂物的类型、级别及分布;相的类型、大小及分布。
在失效分析中，化学成分分析是必不可少的。它能为失效分析提供有用的信息。如由于选材错误所造成的失效，只需要用化学成分分析就能得到结果。利用X射线和荧光分析、能谱分析、俄歇分析、电子探针、离子探针、激光探针等方法，对金属的表面或内部的成分进行分析和研究。在进行化学我分分析时，宏观化学成分分析较常用，对于特殊情况，可采用微区化学成分分析。

v失效：产品失去规定的功能。
v失效分析：为确定和分析失效器件的失效模式，失效机理，失效原因和失效性质而对产品所做的分析和检查。
v失效模式：失效的表现形式。
v失效机理：导致器件失效的物理，化学变化过程。
v失效原因：导致发生失效的直接原因，它包括设计，制造，使用和管理等方面的问题。
v失效分析的目的：失效分析是对失效器件的事后检查，通过失效分析可以验证器件是否失效，识别失效模式，确定失效机理和失效原因，根据失效分析结论提出相应对策，它包括器件生产工艺，设计，材料，使用和管理等方面的有关改进，以便消除失效分析中所涉及到的失效模式或机理，防止类似失效的再次发生。
纳米所可靠性与失效分析中心秉承加工平台公共服务方面的特性，在对外提供支撑和服务过程中多方发现用户的共性需求，以能力与市场需求**契合为目标不断完善。目前本中心在电子材料、元器件、封装、SMT和电子辅料等可靠性应用场景方面具有、分析和试验能力，可为各研究院所、高校、企业提供产品的可靠性、失效分析、老化测试等一体化服务。 本中心目前拥有各类可靠性分析仪器，其中包括：TOF-SIMS、XPS、FIB、X射线仪、扫描声学显微镜（SAM）、高低温冲击烘箱、高低温湿热烘箱、高加速寿命试验箱、冲击台、振动台、恒加速度试验机、剪切力机等。 我们以精准、专业、客观的科学素养，帮助客户进行失效分析、可靠度测试，愿为客户产品质量的发展和进步提供源源不断地支持！
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某载货汽车在实际使用过程中发生了油箱拉带断裂的现象，从而造成油箱脱落，导致严重的车毁人亡交通事故。
利用技术对油箱拉带的断口进行金相分析和宏观断口形貌分析，并结合油箱拉带的制造技术要求，从而得出油箱拉带断裂的原因。油箱拉带在制造过程中经剪切而成，其吊耳处边缘部位粗糙且存有微裂纹，再加上厚度达不到要求，强度明显降低，不断承受作用力使裂纹逐渐扩展导致拉带断裂，油箱拉带断裂属产品制造质量缺陷所致。
通过断口的形态分析去研究一些断裂的基本问题：如断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。如果要求深入地研究材料的冶金因素和环境因素对断裂过程的影响，通常还要进行断口表面的微区成分分析、主体分析、结晶学分析和断口的应力与应变分析等。
随着断裂学科的发展，断口分析同断裂力学等所研究的问题更加密切相关，互相渗透，互相配合；断口分析的实验技术和分析问题的深度将会取得新的发展。断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。