材料失效的分析方法

㈠ 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

㈡ 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

㈢ 失效分析的步骤有哪些

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。问一下英格尔检测公司这样的第三方检测机构怎么做

㈣ 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。

㈤ 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。

㈥ 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。

㈦ 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。

㈧ 失效分析的步骤有哪些

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

㈨ 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