失效分析方法大汇总

失效分析简介

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

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）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）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）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

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），工业CT,康普顿背散射成像（CST）技术，超声检测技术（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。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

图7 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。

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。

各类材料失效分析方法

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(X PS) 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

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)

失效分析思路_张峥

理化检验-物理分册PTCA(PART:A PH YS.T EST.)2005年第41卷3专题讲座 失效分析思路 FAILURE ANA LYSIS M ETH ODOLOGY 张峥 (北京航空航天大学材料学院,北京100083) 中图分类号:T B303文献标识码:E文章编号:1001-4012(2005)03-0158-04 失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措施要切实可行。导致零部件或系统失效的因素往往很多,加之零部件相互间的受力情况很复杂,如果再考虑外界条件的影响,这就使失效分析的任务更加繁重。此外,大多数失效分析的关键性试样十分有限,只容许一次取样、一次观察和测量。在分析程序上走错一步,可能导致整个分析的失败。由此可见,如果分析之前没有一条正确的分析思路,要能如期得出正确的结论几乎是不可能的。 有了正确的分析思路,才能制定正确的分析程序。大的事故需要很多分析人员按照分工同时进行,做到有条不紊,不走弯路,不浪费测试费用。所以从经济角度也要求有正确的分析思路。 1失效分析思路的内涵 世界上任何事物都是可以被认识的,没有不可以认识的东西,只存在尚未能够认识的东西,机械失效也不例外。实际上失效总有一个或长或短的变化发展过程,机械的失效过程实质上是材料的累积损伤过程,即材料发生物理的和化学的变化。而整个过程的演变是有条件的、有规律的,也就是说有原因的。因此,机械失效的客观规律性是整个失效分析的理论基础,也是失效分析思路的理论依据。 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据,把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环 收稿日期:2005-02-07 作者简介:张峥(1965-),男,教授,博士生导师。境统称为失效信息)分别加以考察,然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察,以获取的客观事实为证据,全面应用推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体,从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如/顺藤摸瓜0,即以失效过程中间状态的现象为原因,推断过程进一步发展的结果,直至过程的终点结果;/顺藤找根0,即以失效过程中间状态的现象为结果,推断该过程退一步的原因,直至过程起始状态的直接原因;/顺瓜摸藤0,即从过程中的终点结果出发,不断由过程的结果推断其原因;/顺根摸藤0,即从过程起始状态的原因出发,不断由过程的原因推断其结果。再如/顺瓜摸藤+顺藤找根0 /顺根摸藤+顺藤摸瓜0/顺藤摸瓜+顺藤找根0等。 # 158 #

失效分析常见思路

失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措施要切实可行。导致零部件或系统失效的因素往往很多,加之零部件相互间的受力情况很复杂,如果再考虑外界条件的影响,这就使失效分析的任务更加繁重。此外,大多数失效分析的关键性试样十分有限,只容许一次取样、一次观察和测量。在分析程序上走错一步,可能导致整个分析的失败。由此可见,如果分析之前没有一条正确的分析思路,要能如期得出正确的结论几乎是不可能的。 有了正确的分析思路,才能制定正确的分析程序。大的事故需要很多分析人员按照分工同时进行,做到有条不紊,不走弯路,不浪费测试费用。所以从经济角度也要求有正确的分析思路。 1 失效分析思路的内涵 世界上任何事物都是可以被认识的,没有不可以认识的东西,只存在尚未能够认识的东西,机械失效也不例外。实际上失效总有一个或长或短的变化发展过程,机械的失效过程实质上是材料的累积损伤过程,即材料发生物理的和化学的变化。而整个过程的演变是有条件的、有规律的,也就是说有原因的。因此,机械失效的客观规律性是整个失效分析的理论基础,也是失效分析思路的理论依据。 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是在思想中以机械失效的规律(即宏观表 象特征和微观过程机理)为理论依据,把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察,然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察,以获取的客观事实为证据,全面应用推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体,从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如“顺藤摸瓜”,即以失

失效分析步骤

高铁及轨道交通轴承失效分析方法 洛阳轴研科技股份有限公司 概述 高速铁路作为现代社会的一种新的运输方式，在安全、快捷、经济、环保等方面都具有比较明显的优势。进入新世纪以来，中国铁路决定将高铁及轨道交通等客运高速作为实现现代化的一个主要方向。依照自主创新，中国高铁从无到有，经过十多年的高速铁路建设，我国高速铁路运营总里程将突破1.3万公里，同时我国轨道交通技术装备逐步提高并实现了国产化，但作为基础精密件的轴承，我国目前主要依靠进口。高速铁路客车轴承的高可靠性性及长寿命要求，一致制约着我国高铁轴承的研发。近年来，出于对研发、运行安全以及经济等多方面的考虑做了大量的高铁及轨道交通轴承的失效分析。通过失效分析，找出故障产生的原因，并采取有效措施进行预防和控制，防止突发性事故的出现，把故障造成的损失降低到最低，从而提高产品使用的安全可靠性，充分发挥其价值，这是一项十分重要的工作。 1．失效分析的概念 轴承在运转一定时间后，由于制造、安装、使用、维护等方面的原因使其丧失（或局部丧失）规定功能，从而导致故障或不能正常工作的现象称为失效。 失效有以下几种形式： （1）完全不能工作。如零件材料的疲劳、断裂等； （2）仍然可以继续工作，但已不能得到预期令人满意的性能。如轴承运转时的工作温度上升、振动和噪声增加等； （3）已经不能保证可靠或安全的继续使用，必须拆卸进行修理。 按照一定的方法分析失效的性质和发生原因、研究失效的处理方法和预防措施的技术及管理活动被人们称之为失效分析。 “失效”与“废品”具有不同的含义，“废品”是不符合技术规范、标准和图纸要求的而又不能返修利用的产品。“失效”的产品不一定是“废品”，而“废品”也谈不上失效。轴承的失效按其寿命可分为正常失效和早期失效两种。分析工作主要是针对早期失效的轴承，找出其失效的原因，提出改进措施，以提高轴承运转的寿命和可靠性。

材料失效分析方法

材料失效分析方法 材料的断裂和腐蚀是材料失效中最常见的两种形式。这两种失效在工程实际中经常会造成极大的破坏和损失。分析和判断出材料失效的原因，同时找出有效的预防措施，防止类似的失效重复发生，是工程实际中经常遇到的难题。 材料失效分析需要应用机械、力学、物理、化学、数学、电子技术等多方面知识，需要借助现代分析测试技术，从宏观到微观，从定性到定量，从单项到综合的系统性分析。 材料失效的类型多种多样，所以，进行失效分析的思路和方法也不一样。以金属件为例，国际上比较公认的分析步骤和顺序是美国的Brooks失效分析程序和ASM失效分析程序。这两套分析程序实质上是相同的，可以相互替代。Brooks失效分析程序说明如下： （一）失效情况的描述以技术文件的形式记述失效的历史情况。如失效的特征过程、失效件的原设计要求以及失效件的使用情况和环境。特别是有关的照片资料和多媒体资料。 （二）裸眼观察失效件失效后的总体形貌应记入上述文件，而且必须进行断口表面或其他重要的失效特征的保护，不得造成损害。 （三）机械设计分析（应力分析）当失效件是重要的承重构件时，应进行强度分析（应力分析），正确评估其承载能力或其他力学性能。这有助于确定失效件是否具有足够的尺寸和合适的形状，以满足设计要求，从而可能找出失效的原因。（四）化学成分设计分析据此可考察材料的力学性能、工艺性能和抗腐蚀性能。（五）制造过程及其各工艺环节分析错误的加工工艺过程往往是导致失效的主要原因，如不合格的原材料、各种热加工工艺的错误和机加工、磨削的错误等等。（六）宏观断口形貌检查在裸眼和低倍放大下检查断口表面时，往往可以发现明显的形貌特征，可按照断裂特征和载荷性质之间的关系来推断断裂的模式。（七）微观断口分析包括断口显微形貌（断口组织）试验和局部化学成分试验，以此确定断裂机理。通常都是采用电子显微镜分析。

失效分析的程序和步骤

失效分析概要失效分析培训班用 2007年11月

前言 江苏省机械研究所于2007年12月举办一个三天半的失效分析培训班，本教材即为该培训班而准备的，本教材由东南大学材料科学与工程学院孔宪中编写，部分文字内容参考金属所的金属断裂失效分析一书。 我们知道，进行失效分析，是 1，找出事故原因，分清责任所属，依法进行索赔，挽回经济损失。 2，找出经验教训，避免同类事故，改进制造水平，定立新的工艺。 3，提供有关资料，促进法治建设，减少资金浪费，加快建设速度。 4，产生新型学科，提升科技水平，增强国家实力，节约资源成本这四方面所必需的，这次失效分析培训班主要介绍如何进行失效分析，大致内容有1．失效分析的几种分析思路： 按：根据失效分类的分析思路 根据设备或部件工作状况的分析思路 根据制造工艺和部件类别的分析思路 2．失效分析的分析程序 1），现场调查 2），观察，检测和检验 3），分析及验证，作分析结论， 4），提出报告，建议，及回访 3．失效分析程序的实施 1）设计分析程序和实施步骤 2）失效部件的直观检验过程 3）断裂源的确定 4）断裂机制的确定， 5）取样及编号 6）检测和检验 7）信息的纵综合，归纳，分析，得出初步结论 8）结论的验证，写出报告，提出建议， 4，常用的失效分析技术 1）金属的显微断口分析 2）金属及部件的疲劳失效分析 3）腐蚀疲劳失效分析及应力腐蚀失效分析 4）氢脆失效分析 5）高温失效分析 6）焊接失效分析 5．常见部件的失效分析案例 1）轮类用齿轮，叶轮，螺杆，轮箍各选一例 2）轴类用曲轴，摇杆轴，前轴，连杆各选一例 3）管道类用管道，导管方面选二例 4）基础件类用轴承，弹簧，模具方面选三例 通过培训班学习，使参加者获得一定的失效分析素养，能具备一定的失效分析能力，有一定程度的失效分析技术，接触一定数量的失效分析案例，便于开展失效分析工作。

可靠性失效分析常见方法

可靠性失效分析常见思路 失效分析在生产建设中极其重要，失效分析的限期往往要求很短，分析结论要正确无误，改进措施要切实可行。 1 失效分析思路的内涵 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线，是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据，把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察，然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察，以获取的客观事实为证据，全面应用推理的方法，来判断失效事件的失效模式，并推断失效原因。因此，失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应，自成思考体系，把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体，从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下，才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的，即一果多因，常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效，涉及面广，任务艰巨，更需要正确的失效分析思路，以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之，掌握并运用正确的分析思路，才可能对失效事件有本质的认识，减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性，大大提高工作的效率和质量。因此，失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分，而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程，结果和原因具有双重性，因此，失效分析可以从原因入手，也可以从结果入手，也可以从失效的某个过程入手，如“顺藤摸瓜”，即以失效过程中间状态的现象为原因，推断过程进一步发展的结果，直至过程的终点结果“;顺藤找根”，即以失效过程中间状态的现象为结果，推断该过程退一步的原因，直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”，即从过程中的终点结果出发，不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”，即从过程起始状态的原因出发，不断由过程的原因推断其结果。再如“顺瓜摸藤+顺藤找根”、“顺根摸藤+顺藤摸瓜”、“顺藤摸瓜+顺藤找根”等。 2 失效分析的主要思路 常用的失效分析思路很多，笔者介绍几种主要思路。 “撒大网”逐个因素排除的思路 一桩失效事件不论是属于大事故还是小故障，其原因总是包括操作人员、机械设备系统、材料、制造工艺、环境和管理6个方面。根据失效现场的调查和对背景资料(规划、设计、制造说明书和蓝图)

失效分析常见思路word版本

失效分析常见思路

失效分析在生产建设中极其重要,失效分析的限期往往要求很短,分析结论要正确无误,改进措施要切实可行。导致零部件或系统失效的因素往往很多,加之零部件相互间的受力情况很复杂,如果再考虑外界条件的影响,这就使失效分析的任务更加繁重。此外,大多数失效分析的关键性试样十分有限,只容许一次取样、一次观察和测量。在分析程序上走错一步,可能导致整个分析的失败。由此可见,如果分析之前没有一条正确的分析思路,要能如期得出正确的结论几乎是不可能的。 有了正确的分析思路,才能制定正确的分析程序。大的事故需要很多分析人员按照分工同时进行,做到有条不紊,不走弯路,不浪费测试费用。所以从经济角度也要求有正确的分析思路。 1 失效分析思路的内涵 世界上任何事物都是可以被认识的,没有不可以认识的东西,只存在尚未能够认识的东西,机械失效也不例外。实际上失效总有一个或长或短的变化发展过程,机械的失效过程实质上是材料的累积损伤过程,即材料发生物理的和化学的变化。而整个过程的演变是有条件的、有规律的,也就是说有原因的。因此,机械失效的客观规律性是整个失效分析的理论基础,也是失效分析思路的理论依据。 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线,是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据,把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察,然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察,以获取的客观事实为证据,全面应用

推理的方法,来判断失效事件的失效模式,并推断失效原因。因此,失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应,自成思考体系,把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体,从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下,才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的,即一果多因,常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效,涉及面广,任务艰巨,更需要正确的失效分析思路,以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之,掌握并运用正确的分析思路,才可能对失效事件有本质的认识,减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性,大大提高工作的效率和质量。因此,失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分,而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程,结果和原因具有双重性,因此,失效分析可以从原因入手,也可以从结果入手,也可以从失效的某个过程入手,如“顺藤摸瓜”,即以失效过程中间状态的现象为原因,推断过程进一步发展的结果,直至过程的终点结果“;顺藤找根”,即以失效过程中间状态的现象为结果,推断该过程退一步的原因,直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”,即从过程中的终点结果出发,不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”,即从过程起始状态的原因出发,不断由过程的原因推断其结果。再如“顺瓜摸藤+顺藤找根”、“顺根摸藤+顺藤摸瓜”、“顺藤摸瓜+顺藤找根”等。 2 失效分析的主要思路

FMEA失效分析的思路与诊断

失效分析的思路与诊断 第二章失效分析的思路 第一节常用的几种失效分析思路一、“撤大网”逐个因素排除法 表2-1 事故的管理责任

二、以设备制造全过程为一系统进行分析 任何一个设备都要经历规划、设计、选材、机械加工（包括铸、锻、焊等工艺）、热处理、二次精加工（研磨、酸洗、电镀）和装配等制作工序，如果失效已确定纯属设备问题，还可对上述工序逐个进一步分析，包括以下内容：1.设计不当 （1）开孔位置不当造成应力集中； （2）缺口或凹倒角半径过小； （3）高应力区有缺口； （4）横截面改变太陡； （5）改变设计，没有相应地改变受力状况； （6）设计判据不足； （7）计算中出现过载荷； （8）焊缝选择位置不当，以及配合不适当等； （9）对使用条件的环境影响，未做适当考虑； （10）提高使用材料的受力级别； （11）刚性和韧性不适当； （12）材料品种选择错误； （13）选择标准不当； （14）材料性能数据不全； （15）材料韧脆转变温度过高； （16）对现场调查不充分，认识不足就投入设计； （17）与用户配合有差错。 2.材料、冶金缺陷 （1）成分不合格； （2）夹杂物含量及成分不合格； （3）织组不合格； （4）各种性能不合格； （5）各向异性不合格； （6）断口不合格； （7）冶金缺陷（缩孔、偏析等）； （8）恶化变质； （9）混料。

3.锻造等热加工工艺缺陷 （1）折叠、夹砂、夹渣； （2）裂缝； （3）锻造鳞皮； （4）流线分布突变或破坏； （5）晶粒流变异常； （6）沿晶氧化（过烧）； （7）氧化皮压入； （8）分层、疏松； （9）带状组织； （10）过热、烧裂； （11）外来金属夹杂物； （12）缩孔； （13）龟裂； （14）打磨裂纹； （15）皱纹。 4.机械加工缺陷 （1）未按图纸要求； （2）表面粗糙度不合格； （3）倒角尖锐； （4）磨削裂纹或过烧； （5）裂纹； （6）划伤、刀痕； （7）毛刺； （8）局部过热； （9）矫直不当。 5.铸造缺陷 （1）金属突出； （2）孔穴； （3）疏松； （4）不连贯裂纹； （5）表面缺陷； （6）浇注不完全； （7）尺寸和形状不正确； （8）夹砂、夹渣； （9）组织反常； （10）型芯撑、内冷铁。

失效分析方法大汇总

失效分析简介 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 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）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。

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。

设备重复性故障分析方法PM分析法

设备重复性故障分析方法—PM分析法 PM分析法，是找寻分析设备所生产的重复性故障及其相关原因的一种手法。 PM分析是把重复性故障的相关原因无遗漏地考虑进去的一种全面分析的方法。 所谓PM，是指下面几个英文单词第一个字母。 P指的是：Phenomena或Phenomenon（现象）及Physical（物理的）。 M指的是：Mechanism（机理）及其关联的Man（人）、Machine(设备)、Material（材料）Method(方法)。 PM分析是一种针对设备关联的物理性分析手法。 当我们要求实现设备的故障损失为零的目标时，会发现有些重复性故障一致难以攻克，这时候就可以采用PM分析法来进行故障分析。 PM分析法的特点是以理论来指导事实，要求对设备具有相当的了解。 PM分析的主要步骤包括： 第一步：明确故障现象 正确的认识故障现象是解决故障问题的先决条件。认识和分析故障现象的表现方式、状态、发生部位、设备种类差异等，并对故障进行层次分析。 在进行故障现象进行探索调查时，要讲究研究方法，根据现象研究确定相关的调查、测定、检验、分析方法，确定调查项目、检测范围、容差、基准、限定值等。 第二步：对故障现象的物理分析、原理分析 所谓对现象的物理分析，就是对现象用物理、化学等探究原理的方法进行分析。 任何故障现象不会是无缘无故发生的，都存在其物理或化学背景。因此要力图用物理或者化学的科学原理来解释发生的故障现象。如果能够通过理化检验、验证的手段来辅助就更好。努力找出故障现象出现的物理、化学原理。 例如：机床主轴出现轴向裂纹，可以通过金相检验找出是原材料缺陷还是热处理应力，抑或是疲劳应力集中。 再如：物体出现伤痕，这是由于物体与物体之间接触、撞击而产生的现象。从物理的角度来看，伤痕肯定出现在物体软弱的部位。这样，通过探讨物体与物体有可能接触的部位，就能清楚地知道所要探讨的部位和发生现象的原因。 如果实在无法解释现象，可以做出假设来加以验证。

材料失效分析程序及方法

材料失效分析程序及方法 实验室经理人2015-06-18 材料失效基础知识 机械零件、构件、设备、装置或系统可统称为机械产品（简称机械）。机械丧失其规定功能的现象称为失效。机械的失效通常是某一（或某些）零部件的失效所致，而某些零部件的失效最终可归结为材料的失效。 材料的失效表现为材料的累积损伤和性能退化两大类。 （一）材料的累积损伤 材料的累积损伤从宏观表象规律上可归纳为各种材料累积损伤模式。为了满足产品的规定功能，首先必须保证产品材料的宏观完整性。由于材

料完整性的丧失导致产品失效，是累积损伤的主要特征。这一类的失效模式（形式）主要有断裂、表面损伤和过量变形。 1、断裂 断裂失效是机械产品最主要和最具危险性的失效，其分类比较复杂，一般有如下几种：按断裂机理分为滑移分离、韧窝断裂、蠕变断裂、解理与准解理断裂、沿晶断裂和疲劳断裂；按断裂路径分为穿晶、沿晶和混晶断裂；按断裂性质分为韧性断裂、脆性断裂和疲劳断裂，在失效分析实践中大都采用这种分类法。 韧性断裂又叫延性断裂和塑性断裂，即零件断裂之前，在断裂部位出现较为明显的塑性变形。在工程结构中，韧性断裂一般表现为过载断裂，即零件危险截面处所承受的实际应力超过了材料的屈服强度或强度极限而发生的断裂。 脆性断裂，工程构件在很少或不出现宏观塑性变形（一般按光滑拉伸试样的截面收缩率ψ<5%）情况下发生的断裂称作脆性断裂，因其断裂应力低于材料的屈服强度，故又称作低应力断裂。由于脆性断裂大都没有事先预兆，具有突发性，对工程构件与设备以及人身安全常常造成极其严重的后果。因此，脆性断裂是人们力图予以避免的一种断裂失效模式。疲劳断裂，工程构件在交变应力作用下，经一定循环周次后发生的断裂称作疲劳断裂。它是工程中最常见的断裂，约占断裂失效的80%~90%。按断裂前宏观塑性变形的大小分类，疲劳断裂应属脆性断裂范畴。但是，由于疲劳断裂出现的比例高，危害性大，且是在交变载荷作用下出现的

叶片失效分析方案

火车用增压器叶片失效分析 分析方案： 1.宏观形貌分析（主要是寻找主断面或主裂纹） 2.微观形貌分析 （1）表面产物分析 产物的分析又可分为成分分析和相结构分析两个方面。成分的确定可采用化学分析、光谱分析、带有能谱的扫描电镜、电子探针及俄歇能谱仪等手段进行。产物的相结构分析常用X射线衍射仪、德拜粉末相机X射线衍射、透射式电子显微镜选区衍射及高分辨率衍射等方法。 （2）表面的微观形貌分析 目前用于微观形貌分析的工具，主要是电子显微镜，即透射电镜及扫描电镜。 首先对失效叶片进行宏观观察分析。比如说是否有裂纹产生；是否有一个损伤程度最为严重的叶片，若有，则考虑其他叶片损伤是否因该损伤最严重的叶片碰伤所致；叶片表面是否有腐蚀、磨损和变形等问题，等等。观察图片，叶片并未断裂，首先判断为表面损伤失效，可考虑疲劳问题。而叶片运行并非是因为与其他物体接触，表面在接触应力下有相对运动造成材料的流失，因此，又可考虑与气流产生磨损问题及腐蚀问题（环境气氛的化学和电化学作用引起）。 一：腐蚀失效形式包括以下5种方式： a 腐蚀造成受载零件截面积的减小而引起过载失效(断裂)。 b 腐蚀引起密封元件的损伤而造成密封失效。 c 腐蚀使材料性质变坏而引起失效。 d 腐蚀使高速旋转的零件失去动平衡而失效。 e 腐蚀使设备使用功能下降而失效。 腐蚀失效分析的步骤及内容： （1）详细勘查事故现场：损坏设备的基本情况、损坏部位的宏观情况、材料及制造情况、设备使用的环境条件、应力条件、表面处理情况、现场拍照及取样、经济损失的估算。 （2）腐蚀形貌的宏观分析：腐蚀产物的形貌、断面特征。 （3）腐蚀产物分析。 （4）腐蚀形貌的微观分析。 （5）对材料性能进行复验。 （6）失效模式的判断及重复性试验。 （7）综合讨论及总结。 预防腐蚀失效的一般原则： （1）正确分析腐蚀失效原因和确定腐蚀失效模式 （2）正确地选择材料和合理设计金属结构 （3）查明外来腐蚀介质的性质并将其去除 （4）隔离腐蚀介质 （5）采用电化学保护法 二：疲劳形式 考虑叶片受到长周期的循环应力和其所处环境，可能为高温机械疲劳和腐蚀疲劳。因其还未达到运转工时的要求，因此可考虑工件设计缺陷、机加工缺陷、材料组织缺陷、机加工使用环境、载荷频率等问题引起的疲劳。

设备故障分析方法

设备故障分析方法 设备故障的分析一般遵循这样几个阶段，初期研究阶段、判断阶段、研究阶段、结果分析阶段和总结阶段。初期研究阶段包括故障现场调查、现场数据采集、故障现状鉴定；判断阶段包括制订进一步的研究计划； 研究阶段包括故障的分析讨论，有关参数的测定，估算载荷等；结果分析阶段包括推导故障类型和故障原因：总结阶段包括故障的处理和故障资料的整理等等。 1．设备故障现象简介 设备的故障是通过外在的形式表现出来的，当设备故障发生时人们所看到的故障现象是故障过程的结果。大量了解故障的现象，并且对具有典型设备故障进行起因、过程、发展趋势等方面的详细分析，有助于设备诊断技术的正确应用与推广，从而能够准确地作出判断，制定出有效对

策。一般地说，设备故障都具有主要特征，其表象如疲劳、断裂、腐蚀、磨损以及电气故障的短路、断路、元器件失效等等。 (1)疲劳。 设备零部件应力集中、交变应力增大引起的疲劳，侵蚀起的疲劳，材料表层下面缺陷引起的疲劳等。 (2)腐蚀。设备零部件的化学和电化学腐蚀、应力性腐蚀、重金属的沉积等等。 (3)磨损。设计允许范围内的微量磨损、切削性磨损、粘着性磨损、疲劳性磨损、腐蚀性磨损等等。 (4)变形。超出设计范围的变形，在拉伸、压缩、弯曲、扭力作用下过度变形造成的损坏、破裂、压陷，动静载荷作用下发生的断裂等等。 (5)电气控制失效。元器件老化，过流过载保护失效，短路、断路、设计缺陷等等。 (6)电气执行系统失效。负载超限，部件及系统绝缘失效，接地接零保护失效等等。

(7)液压系统失效。液压件老化，管系漏泄、堵塞、介质变质、动作失误等等。 其它还有异常响声及振动，连结件松动等等。 据一些资料研究表明，不同类型的企业、不同种类的设备的主要故障形式有着很大的区别，比如回转设备和静止设备的比较中，回转设备的异常响声和振动、磨损、疲劳、裂纹等占到该类设备故障总数的70%左右，而静止设备的腐蚀、渗漏、裂纹、材质老化等占到该类设备故障总数的80%左右。 这样一种情况将提醒我们针对自己所在的企业配置设备的不同情况，在设备管理总的方针指导下，对不同的设备可能出现故障的主要形式确定对策方案，以利有效地防止故障的发生，以及及时地排除各类故障，这是设备故障管理工作的重点。 2．设备故障原因分析 故障分析的中心问题是弄清楚发生故障的原因和机理，从而制订出有效的防范措施，使设备故障率降在最低乃至实现零故障运行。 设备故障分析有这样两种情况，一种是预测性的，在故障未发生之前，