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上篇 基础篇1

第一章 概论1

1.1失效分析的历史与发展1

1.1.1古代失效分析1

1.1.2近代失效分析2

1.1.3现代失效分析3

1.1.4现代失效分析在中国的发展3

1.1.5现代失效分析的发展方向5

1.2失效分析的作用9

1.2.1全面质量管理中的重要环节9

1.2.2可靠性工程中重要的技术基础9

1.2.3安全工程的重要技术保证9

1.2.4维修工程的理论基础和指导依据9

1.2.5科技进步的强大推动力9

1.2.6用户手中强有力的武器10

1.3失效分析的相关术语10

1.3.1通用术语10

1.3.2断裂失效相关术语11

1.3.3腐蚀失效相关术语14

1.3.4磨损失效相关术语15

1.3.5变形失效相关术语15

1.4失效的基本模式15

1.5失效分析的人员要求16

1.5.1失效分析人员的基本素质16

1.5.2失效分析人员的专业要求17

参考文献17

第二章 失效分析思路和方法18

2.1失效分析思路的基本内涵18

2.2失效过程及其原因的几个特点19

2.3思考方向19

2.4几种典型的失效分析思路21

2.4.1“撒大网”逐个因素排除21

2.4.2 FTA21

2.4.3逻辑推理22

2.5逻辑推理方法23

2.5.1归纳推理23

2.5.2演绎推理23

2.5.3类比推理24

2.5.4选择性推理24

2.5.5假设性推理25

2.6失效分析的一般程序和要点25

2.7事故调查中肇事件的判断方法27

2.7.1残骸的分类27

2.7.2判断产品事故的模式28

2.7.3判断事故发生的时机28

参考文献29

第三章 失效分析的基本理论与技术30

3.1痕迹分析30

3.1.1痕迹分析的作用和意义30

3.1.2痕迹的分类30

3.1.3机械损伤痕迹31

3.1.4电损伤痕迹36

3.1.5热损伤痕迹38

3.1.6化学损伤痕迹39

3.1.7其他损伤痕迹39

3.1.8痕迹分析的一般程序40

3.2裂纹分析40

3.2.1裂纹分析方法41

3.2.2裂纹走向分析41

3.2.3裂纹的宏观形貌44

3.2.4裂纹的微观形貌47

3.2.5裂纹周围及裂纹末端情况47

3.3断口分析48

3.3.1断口分析的作用及意义48

3.3.2断裂分类48

3.3.3断口分析基本内容与方法50

3.3.4断裂机理与典型形貌54

3.3.5不同断裂失效模式的断口特征58

3.3.6断裂失效原因的分析65

3.4失效分析常用检测技术68

3.4.1失效分析选用检测技术原则68

3.4.2金相分析69

3.4.3材料成分结构分析69

3.4.4力学性能测试70

3.4.5无损检测70

3.5其他相关失效分析技术71

3.5.1失效分析技术介绍71

3.5.2含缺陷零件安全评估71

3.5.3有限元在失效分析中的应用72

参考文献74

下篇 应用篇76

第四章 变形与过载断裂失效分析76

4.1变形失效76

4.1.1弹性变形失效76

4.1.2塑性变形失效78

4.1.3失稳变形失效83

4.2过载断裂87

4.2.1断口三要素典型特征87

4.2.2断口三要素的影响因素89

4.2.3断口三要素的应用93

4.3案例分析94

4.3.1 1Cr18Ni9Ti弹簧垫圈回弹变形失效94

4.3.2 18Cr2Ni4WA螺桩塑性伸长变形失效95

4.3.3散热器壳体局部失稳变形96

4.3.4铂膜热敏电阻器热胀冷缩变形断裂失效97

4.3.5液压柱塞泵传动轴扭转过载断裂98

4.3.6信号器膜片回火脆性开裂99

参考文献100

第五章 疲劳断裂失效分析102

5.1疲劳断裂失效的分类103

5.2疲劳断裂的宏观分析104

5.3疲劳断口的微观分析104

5.4疲劳载荷类型的判断106

5.4.1反复弯曲载荷引起的疲劳断裂106

5.4.2拉-拉（拉-压）载荷引起的疲劳断裂109

5.4.3扭转载荷引起的疲劳断裂110

5.5低周疲劳断裂失效分析111

5.6高周疲劳断裂失效分析112

5.6.1高周疲劳112

5.6.2高低周复合疲劳113

5.7腐蚀疲劳断裂失效分析114

5.8热疲劳断裂失效分析115

5.9微动疲劳断裂失效分析116

5.10案例分析118

5.10.1高压涡轮整体叶盘叶根裂纹分析118

5.10.2动力涡轮导向器裂纹分析120

5.10.3高压涡轮叶片掉块与裂纹分析122

5.10.4钛合金中央件耳片断裂分析123

5.10.5油箱端盖裂纹分析124

参考文献125

第六章 环境介质作用下的失效分析126

6.1腐蚀的基本概念与分类126

6.2金属腐蚀损伤特征128

6.2.1腐蚀表面的基本形貌特征128

6.2.2大气腐蚀131

6.2.3接触腐蚀131

6.2.4缝隙腐蚀132

6.2.5金属的热腐蚀133

6.2.6熔盐腐蚀损伤133

6.2.7腐蚀产物的去除134

6.3应力腐蚀断裂失效分析135

6.3.1应力腐蚀的条件136

6.3.2应力腐蚀的特点138

6.3.3应力腐蚀的断口特征139

6.3.4不锈钢的腐蚀与应力腐蚀141

6.4氢脆断裂失效分析143

6.4.1氢脆的类型及特点143

6.4.2氢的来源144

6.4.3氢在金属中存在的形式与作用145

6.4.4氢脆的断口特征145

6.4.5氢脆断裂失效判据147

6.4.6氢脆与应力腐蚀断裂的区别148

6.5液态金属致脆149

6.5.1液态金属致脆的特点149

6.5.2液态金属致脆机制150

6.5.3发生液态金属致脆的主要途径151

6.6案例分析152

6.6.1卡箍螺栓断裂失效分析152

6.6.2氧气瓶瓶口裂纹分析153

6.6.3燃烧室壳体裂纹分析154

6.6.4 TC4钛合金舵翼开裂分析155

6.6.5铝合金大梁腐蚀分析156

参考文献157

第七章 磨损失效分析158

7.1磨损的基本概念与分类158

7.2磨粒磨损158

7.2.1概念与影响因素158

7.2.2典型案例：轴承磨损分析159

7.3赫着磨损159

7.3.1概念与影响因素159

7.3.2典型案例：齿轮泵动密封装置磨损分析160

7.4冲蚀磨损161

7.4.1概念与影响因素161

7.4.2典型案例：雷达罩涂层磨损分析162

7.5疲劳磨损164

7.5.1概念与影响因素164

7.5.2典型案例：推力球轴承异常磨损分析165

7.6腐蚀磨损166

7.7微动磨损167

7.8磨损失效的分析方法167

7.8.1磨损失效分析的特点167

7.8.2磨损失效分析的一般步骤170

7.9磨损失效的影响因素及预防措施170

参考文献170

第八章 断口定量分析172

8.1概述172

8.1.1断口定量分析的基本概念172

8.1.2疲劳断口定量分析的方法172

8.1.3疲劳断口定量分析的意义173

8.2疲劳断口定量分析基础技术173

8.2.1疲劳断口定量分析的特征参数173

8.2.2疲劳断口定量分析主要模型176

8.3疲劳特征的测定方法177

8.4断口反推疲劳裂纹扩展寿命179

8.4.1疲劳裂纹萌生与扩展过程179

8.4.2疲劳扩展寿命定量分析的影响因素181

8.4.3断口反推疲劳扩展寿命的基本过程182

8.4.4断口反推疲劳扩展寿命举例183

8.5断口反推原始疲劳质量185

8.5.1结构原始疲劳质量的概念与意义185

8.5.2结构原始疲劳质量评估的内涵186

8.5.3材料原始疲劳质量187

8.5.4原始疲劳质量评估方法188

8.6断口反推疲劳应力189

8.6.1相关参数的确定方法189

8.6.2断口反推疲劳应力的基本过程190

8.6.3应用举例191

8.7疲劳断口反推的其他应用193

8.7.1断裂先后顺序判断193

8.7.2失效性质或原因的辅助判断196

8.7.3用断口定量分析方法评价工艺效果197

参考文献197

第九章 非金属材料与构件的失效分析198

9.1非金属材料的基本概念198

9.2非金属材料与构件失效分析方法198

9.2.1表面形貌与污染分析198

9.2.2界面分析199

9.2.3成分分析199

9.3橡胶材料与构件的失效分析199

9.3.1橡胶材料的常见缺陷199

9.3.2典型案例分析201

9.4有机玻璃及其构件的失效分析204

9.4.1有机玻璃中的银纹204

9.4.2典型案例分析204

9.5树脂基复合材料与构件的失效分析208

9.5.1树脂基复合材料的常见缺陷208

9.5.2典型案例分析211

参考文献213

第十章 电子元器件的失效分析215

10.1电子元器件失效分析技术215

10.1.1电子元器件及其失效215

10.1.2电子元器件失效分析涉及的主要技术216

10.2电阻器的失效分析217

10.2.1电阻器的失效分析方法217

10.2.2电阻器的主要失效模式217

10.3电容器的失效分析218

10.3.1铝电解电容的主要失效模式和失效机理218

10.3.2钽电解电容的主要失效模式和失效机理219

10.3.3陶瓷电容器的主要失效模式和失效机理219

10.3.4其他电容的主要失效模式和失效机理220

10.4分立器件的失效分析220

10.4.1半导体分立器件常见的失效模式和失效机理221

10.4.2功率器件的特点和主要失效模式及其机理222

10.4.3塑封器件的主要失效模式及其机理222

10.5集成电路的失效分析222

10.5.1集成电路的主要失效模式222

10.5.2集成电路的主要失效机理223

10.6微波器件的失效分析224

10.6.1 GaAs器件的主要失效模式及机理224

10.6.2硅微波器件的主要失效模式及机理225

10.6.3微波组件的主要失效模式及机理226

10.7其他电子元器件的失效分析226

10.7.1光电子器件的失效分析226

10.7.2电真空器件的主要失效模式及机理228

10.7.3石英晶体谐振器的主要失效模式及机理229

10.7.4磁性器件的主要失效模式及机理229

10.8案例分析230

10.8.1电阻器失效分析案例230

10.8.2电容器件失效分析案例230

10.8.3分立器件失效分析案例232

10.8.4集成电路失效分析案例233

10.8.5微波器件失效分析案例234

参考文献235