材料失效用哪种测试方法分析

‘壹’ 材料疲劳失效分析的实验方法有哪些

6.疲劳实验方法及疲劳曲线：
原理：用小试样模拟实际机件的应力情况，在疲劳试 验机上系统测量材料的疲劳曲线，从而建立疲劳极 限和疲劳应力判据。
试验设备：最常用的旋转弯曲疲劳试验机 将相同尺寸的疲劳试样，从0.67σ 范围内选择几个不同的最大循环应力σ 别对每个试样进行循环加载试验，测定它们从加载开始到试样断裂所经历的应力循环次数N ，然后将试验数据绘制成σmax －N曲线或 max-lgN曲线，即疲劳曲线。
二、疲劳试样 适用于旋转弯曲疲劳试验机上的光滑试样其尺寸形状如图所示，其直径d可为6mm、7.5mm、 9.5mm。
三、试验程序 将试样装入试验机，牢固夹紧并使其与试验机主轴保持良好同轴。 旋转时，试样自由端上测得的径向跳动量应不大于0.03mm。空载运转，在主轴筒加力部位测得 径向跳动量不应大于0.06mm。加力前必须检定 上述值。装样时切忌接触试验部分表面。 试验速度范围900～10000r/min。同一批试验的试验速度应相同。不得采用引起试样共振的试验 速度。
三、试验程序 试验一直进行到试样失效或达到规定循环次数时终止，试验原则上不得中断。 试样失效标准为肉眼所见疲劳裂纹或完全断裂。试样失效如发生在最大应力部位之外，或断口有 明显缺陷或中途停试发生异常数据，则试验结果 无效。
四、测定条件疲劳极限 应力增量一般为预计条件疲劳极限σ-1 的3％～5％。 试验应在3～5级的应力水平下进行，第一根试样的应力水平应略高于预计的条件疲劳极限。根据上根 试样的试验结果是破坏还是通过，即试样在未达到 指定寿命10 周次之前破坏或通过，决定下一根试样的应力降低或升高，直到完成全部试验。

‘贰’ 失效分析的系统方法

失效分析的系统方法：在设计生产使用各环节都有可能出现失效，失效分析伴随产品全流程。
一、C-SAM（超声波扫描显微镜)，属于无损检查:
检测内容包含：
1.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。
二、 X－Ray（X光检测），属于无损检查:
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。
检测内容包含：
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
三、SEM扫描电镜/EDX能量弥散X光仪（材料结构分析/缺陷观察，元素组成常规微区分析，精确测量元器件尺寸）,
SEM/EDX（形貌观测、成分分析）扫描电镜（SEM）可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。EDX是借助于分析试样发出的元素特征X射线波长和强度实现的，根据不同元素特征X射线波长的不同来测定试样所含的元素。通过对比不同元素谱线的强度可以测定试样中元素的含量。通常EDX结合电子显微镜（SEM）使用，可以对样品进行微区成分分析。
检测内容包含：
1.材料表面形貌分析，微区形貌观察
2.材料形状、大小、表面、断面、粒径分布分析
3.薄膜样品表面形貌观察、薄膜粗糙度及膜厚分析
4.纳米尺寸量测及标示
5.微区成分定性及定量分析
四、EMMI微光显微镜。对于故障分析而言，微光显微镜（Emission Microscope, EMMI）是一种相当有用且效率极高的分析工具。主要侦测IC内部所放出光子。在IC元件中，EHP（Electron Hole Pairs）Recombination会放出光子（Photon）。如在P-N结加偏压，此时N阱的电子很容易扩散到P阱，而P的空穴也容易扩散至N，然后与P端的空穴（或N端的电子）做EHP Recombination。

‘叁’ 材料测试分析技术有哪些

材料分析方法：
1、化学分析：化学分析又称经典分析，包括滴定分析和重量分析两部分，是根据样品的量、反应产物的量或所消耗试剂的量及反应的化学计量关系，经计算得待测组分的含量。化学分析是鉴别材料中附加成分的种类、含量，是剖析材料组成、准确定量的必要手段。
2、差热分析：热分析是研究热力学参数或物理参数与温度变化关系分析的方法，可分性材料晶型转变、熔融、吸附、脱水、分解等物理性质，在物理、化学、化工、冶金、地质、建材、燃料、轻纺、食品、生物等领域得到广泛应用。通过热分析技术的综合应用可以判断材料种类、材料组分含量、筛选目标材料、对材料加工条件、 使用条件做出准确的预判，是材料分析过程中非常重要的组成部分。
3、元素分析：元素分析是研究被测元素原子的中外层电子由基态向激发态跃迁时吸收或者放出的特征谱线的一种分析手段，通过特征谱线的分析可了解待测材料的元素组成、化学键、原子含量及相对浓度。元素分析针对材料中非常规组分进行前期元素分析，辅助和佐证色谱分析，是材料分析中必不可少的环节。
4、光谱分析：光谱分析是通过对材料的发射光谱、吸收光谱、荧光光谱等特征光谱进行研究以分析物质结构特征或含量的方法，光谱分析根据光的波长分为可见、红外、紫外、X射线光谱分析。利用光谱分析可以精确、迅速、灵敏的鉴别材料、分析材料分子结构、确定化学组成和相对含量。是材料分析过程中对材料进行定性分析首要步骤。
5、色谱分析：是材料不同组分分子在固定相和流动相之间分配平衡的过程中，不同组分在固定相上相互分离，已达到对材料定性分析、定量的目的。根据分离机制，色谱分析可以分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、凝胶色谱、亲和色谱等分析类别，通过各种色谱技术的综合运用，可实现各种材料的组分分离、定量、定性分析。
6、联用（接口）技术：通过不同模式和类型的热分析技术与色谱、光谱、质谱联用（接口）技术实现对多组分复杂样品体系的分析，可完成组分多样性、体系多样性的材料精确、灵敏、快捷的组分、组成测试，是非常规材料剖析过程中不可或缺分析方法。

‘肆’ 失效分析的步骤有哪些

失效分析步骤：
一、事故调查
1.现场调查
2.失效件的收集
3.走访当事人和目击者
二、资料搜集
1.设计资料：机械设计资料，零件图
2.材料资料：原材料检测记录
3.工艺资料：加工工艺流程卡、装配图
4.使用资料：维修记录，使用记录等
三、失效分析工作流程
1.失效机械的结构分析
失效件与相关件的相互关系，载荷形式、受力方向的初步确定
2.失效件的粗视分析
用眼睛或者放大镜观察失效零件，粗略判断失效类型（性质）。
3.失效件的微观分析
用金相显微镜、电子显微镜观察失效零件的微观形貌，分析失效类型（性质）和原因。
4.失效件材料的成分分析
用光谱仪、能谱仪等现代分析仪器，测定失效件材料的化学成分。
5.失效件材料的力学性能检测
用拉伸试验机、弯曲试验机、冲击试验机、硬度试验机等测定材料的抗拉强度、弯曲强度、冲击韧度、硬度等力学性能。
6.应力测试、测定：用x光应力测定仪测定应力
用x光应力测定仪测定应力
7.失效件材料的组成相分析
用x光结构分析仪分析失效件材料的组成相
8.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。
四、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

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。其方法分为有损分析，无损分析，物理分析，化学分析等。

‘伍’ 如何对材料失效分析

失效主要是在产品的制造、试验、运输、存储和使用等过程中发生的。
863检测
深圳市材料表面分析检测中心

‘陆’ 失效分析是什么

失效分析是指通过对失效金属构件的设计、制造及使用调查、受力分析、宏观分族正析、形貌分析、微观分析、材质检测、金相检测、化学成分分析、力学性能测定、必要时的模拟试验等手段，判断失效模式，确定失效原因，提出预防措施的技术活动和管理活动。

失效分析的意义主要有：

1、保证产品产品质量

减少和预防同类机械零件的失效现象重复发生巧纤，保障产品质量，提高产品竞争力。

2、分析失效原因

分析机械零件失效原因，为事故责任认定、侦破刑事犯罪案件、裁定赔偿责任、保险业务、修改产品质量标准等提供科学依据。

3、增加技兆宽悔术含量

为企业技术开发、技术改造提供信息，增加企业产品技术含量，从而获得更大的经济效益。

失效分析的步骤：

通过对失效金属构件的设计、制造及使用调查、受力分析、宏观分析、形貌分析、微观分析、材质检测、金相检测、化学成分分析、力学性能测定、必要时的模拟试验等手段，确定失效原因，提出预防建议。

金属失效分析

‘柒’ 高分子材料的失效形式有哪些如何通过常规测试和现代测试检验失效原因

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

各种材料失效分析检测方法

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。

失效模式：

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

‘捌’ 材料失效分析的原因有哪些

材料失效分析的原因：

材料都具有一定的功能，如传力、承受某种载荷等。当机械零件丧失它应有的功能后，则称该零件失效。

造成失效的原因有很多，如断裂、变形、表面磨损等。正确的失效分析是解决零件失效、提高承载能力的基本环节。失效规律及机理是材料强度研究的基础，从材料角度研究失效原因，进而找到防止失效的有效途径。

失效模式：

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

‘玖’ 工程材料的失效分析

材料失肆世效有很多表现形式，例如：
金属/非金属断口形貌分析；
机械零部件断裂根因分析；
变色/色差根因分析；
表面处理异常分析；

变形/配合不良根因分析；
污染物/夹杂物等异物分析；
龟裂/老化/脆化根因分析；
各类腐蚀不良分析；
焊接不良失效分析；

在帆泰检测，我们做材料分析用到的设备有：扫描电镜和能谱SEM/EDS，傅里叶变换红外显微镜FT-IR，激光拉曼光谱仪，透射电镜TEM，裂枯肢光学显微镜OM，俄歇电子谱仪Auger，二次离子质谱SIMS，X射线光电子能谱仪XPS，X射线衍射仪XRD，示差扫描量热仪DSC，示差热分析仪DTA，动态热机械分析仪DMA，热重分析仪败渗TGA，气质联用仪GC-MS，液相质谱LC-MS，高效液相色谱HPLC，电感耦合等离子光谱仪ICP-OES，电感耦合等离子质谱仪ICP-MS，紫外可见分光光度计UV-VIS，碳硫分析仪，氮氧分析仪，熔融指数测试仪，万能材料试验机，精密荷重机，冲击试验机，布/洛/维氏硬度计等。

但是，失效分析是门技术，设备再强大再精密，也离不开人的判断和分析，经验很重要。

‘拾’ 材料失效分析有什么无损检测方法

损伤程度大致从小到大排列
1）显微镜观察，这个绝对没有损伤。
2）CT扫描
3）Xray，X光照像，一般不是特别敏感X光的材料，不会有损伤。
4）超声扫描，要求材料是平整的才可以，对振动敏感的材料可能不适合。
5）IV曲线测试，要注意加的电压电流不能太大，否则可能引起电应力损伤。