失效分析
第三章失效分析的基本方法
1.按照失效件制造的全过程及使用条件的分析方法：（1）审查设计（2）材料分析（3）加工制
造缺陷分析（4）使用及维护情况分析
2.系统工程的分析思路方法：（1）失效系统工程分析法的类型（2）故障树分析法（3）模糊故
障树分析及应用
3.失效分析的程序：调查失效时间的现场；收集背景材料，深入研究分析，综合归纳所有信息
并提出初步结论；重现性试验或证明试验，确定失效原因并提出建议措施；最后写出分析报告等内容。
4.失效分析的步骤：（1）现场调查①保护现场②查明事故发生的时间、地点及失效过程③收集
残骸碎片，标出相对位置，保护好断口④选取进一步分析的试样，并注明位置及取样方法⑤询问目击者及相关有关人员，了解有关情况⑥写出现场调查报告（2）收集背景材料①设备的自然情况，包括设备名称，出厂及使用日期，设计参数及功能要求等②设备的运行记录，要特别注意载荷及其波动，温度变化，腐蚀介质等③设备的维修历史情况④设备的失效历史情况⑤设计图样及说明书、装配程序说明书、使用维护说明书等⑥材料选择及其依据⑦设备主要零部件的生产流程⑧设备服役前的经历，包括装配、包装、运输、储存、安装和调试等阶段⑨质量检验报告及有关的规范和标准。（3）技术参量复验①材料的化学成分②材料的金相组织和硬度及其分布③常规力学性能④主要零部件的几何参量及装配间隙（4）深入分析研究（5）综合分析归纳，推理判断提出初步结论（6）重现性试验或证明试验
5.断口的处理：①在干燥大气中断裂的新鲜断口，应立即放到干燥器内或真空室内保存，以防
止锈蚀，并应注意防止手指污染断口及损伤断口表面；对于在现场一时不能取样的零件尤其是断口，应采取有效的保护，防止零件或断口的二次污染或锈蚀，尽可能地将断裂件移到安全的地方，必要时可采取油脂封涂的办法保护断口。②对于断后被油污染的断口，要进行仔细清洗。③在潮湿大气中锈蚀的断口，可先用稀盐酸水溶液去除锈蚀氧化物，然后用清水冲洗，再用无水酒精冲洗并吹干。④在腐蚀环境中断裂的断口，在断口表面通常覆盖一层腐蚀产物，这层腐蚀产物对分析致断原因往往是非常重要的，因而不能轻易地将其去掉。
6.断口分析的具体任务：①确定断裂的宏观性质，是延性断裂还是脆性断裂或疲劳断裂等。②
确定断口的宏观形貌，是纤维状断口还是结晶状断口，有无放射线花样及有无剪切唇等。③查找裂纹源区的位置及数量，裂纹源的所在位置是在表面、次表面还是在内部，裂纹源是单个还是多个，在存在多个裂纹源区的情况下，它们产生的先后顺序是怎样的等。④确定断口的形成过程，裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度如何等。⑤确定断裂的微观机理，是解理型、准解理型还是微孔型，是沿晶型还是穿晶型等。⑥确定断口表面产物的性质，断口上有无腐蚀产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等。
7.断口的宏观分析（1）最初断裂件的宏观判断①整机残骸的失效分析；②多个同类零件损坏的
失效分析；③同一个零件上相同部位的多处发生破断时的分析。（2）主断面（主裂纹）的宏观判断①利用碎片拼凑法确定主断面；②按照“T”形汇合法确定主断面或主裂纹；③按照裂纹
的河流花样（分叉）确定主裂纹。（3）断裂（裂纹）源区的宏观判断①根据不同断裂的特征确定裂纹源区；②将断开的零件的两部分相匹配，则裂缝的最宽处为裂纹源区；③根据断口上的光彩程度确定裂纹源区；④断口分边缘情况，观察断口边缘有无台阶、毛刺、剪切唇和宏观塑性变形等。（4）宏观断口的表象观察与致断原因初判①断裂源区和零件几何结构的关系；②断裂源区与零件最大应力截面位置的关系 a.断口表面与最大正应力所在平面相对应，即断口与轴线呈45°螺旋状。此类型断裂位宏观脆性断裂；b.断口表面与最大切应力所在平面相对应，即断口平面与轴线垂直或平行。此类型断裂为宏观韧性断裂；c.断口表面与轴线的夹角远小于45°，即断口既不和最大正应力所在平面相对应，也不和最大切应力所在平面相对应。③裂纹是从一个部位产生还是从几个部位产生的？是从局部部位产生的还是从很大范围产生的？通常情况是，应力数值较小或应力状态较柔时易从一处产生，应力数值较大或应力状态较硬时，易从多处产生；由材料中缺陷及局部应力集中引起的断裂裂纹多从局部产生；
存在大尺寸的几何结构缺陷引起的应力集中时裂纹易从大范围产生。④断口表面粗糙度。⑤断口上的冶金缺陷。
8.断口围观分析内容主要包括断口产物分析及形貌分析两个方面：①断口的产物分析。②断口
的微观形貌分析。
（1）解理断裂
特点：解理断裂是正应力作用下金属的原子键遭到破坏而产生的一种穿晶断裂。解理初裂纹起源于晶界、亚晶界或相界面，并严格沿着金属的结晶学平面扩展，其断裂单元为一个晶粒尺寸。
微观形貌特征及断裂性质及断裂性质：解理断裂的微观形貌特征主要是河流花样及解理台阶，除此之外，尚有舌状花样、鱼骨状花样、扇形花样及羽毛花样等以及珠光体解理。
致断原因分析：①从材料方面考虑，通常只有冷脆金属才能发生解理断裂。②构件的工作温度较低，即处在脆性转折温度以下。③只有在平面应变状态（即三向拉应力状态）下才能发生解理断裂，或者说构件的几何尺寸属于厚板情况。④晶粒尺寸粗大。⑤宏观的裂纹存在。
（2）准解理断裂
特点：准解理型断裂是淬火加低温回火的高强度钢较为常见的一种断裂形式，常发生在脆性转变温度附近。准解理断了的断口是有平坦的“类解理”小平面、微孔及撕裂棱组成的混合断裂。
判别：①在微观范围内，可以看到“解理”断裂和微孔型断裂的混杂现象，即在微孔断裂区内有平坦的小刻面的周围有塑性变形形成撕裂棱的形貌特征。②小刻面的几何尺寸与原奥氏体晶粒的大小基本相当，即断裂单元为一个晶粒大小。③小刻面上的河流花样比解理断裂所看到的要短，且大都源于晶内而中止于晶内。④小刻面上的台阶直接汇合于邻近的由微孔组成的撕裂棱上。
（3）准脆性解理断裂
特点：光滑试件的解理断裂，其宏观表现上一般是脆性的。但对于裂缝试件来说，常常碰到这种情况，在断口的微观分析时，观察到的断裂性质是解理的，但是在宏观断口分析上却可
以看到剪切唇。此种解理断裂是在断裂应力大于材料屈服极限的条件下产生的。从工程的意义上说，因其宏观变形量不大，也是宏观脆性的解理断裂。这种断裂称为准脆性解理断裂。
判别：①微观形貌分析时，观察到解理型断裂和微孔型断裂的混合现象；②但与准解理型的混合型断裂不同之处在于，在构件中部平面应变区为解理型断裂，在构件的周边平面应力区位微孔型断裂。由此可以确定是否为准脆性解理断裂。
（4）微孔型断裂：又叫微孔聚集型断裂，它是指塑性变形起主导作用的一种延性断裂。
微观形貌：微观电子形貌呈孔坑、塑坑、韧窝、叠波花样。在孔坑的内部通常可以看到第二相质点或其脱落后留下的痕迹，这是区别断裂的主要微观特征。
判别：按其加载方式，微孔断裂可分为等轴型、撕裂型及滑开型三种形式，微孔断裂可以是沿晶型的，但多为穿晶型的断裂。微孔型断裂时一种延性断裂，但不能与宏观延性断裂等同起来。微孔型断裂的宏观表现有两种类型：一是宏观塑性的微孔型断裂；另一种是高强度材料裂纹试件在室温拉伸时出现的宏观脆性的微孔型断裂。
宏观脆性微孔型断裂的特点：其微观电子形貌为细小、均匀分布的等轴型微孔，微孔的形成和连接时的塑性变形量很小。这种断裂的特点是由高强度材料的组织特点决定的。高强度材料的组织特点是在固溶强化的基体上弥散分布着细小的第二相质点，质点的平均间距很小。
这种组织对于裂纹的敏感性是非常大的。也就是说，裂纹顶端的应力集中现象很严重。因此。
断裂的名义应力低于材料的屈服极限，而其微观机制确是微孔聚集型的，由于微孔的形成和扩大连接所发生的变形量很小，所以在宏观上表现为典型的脆性断裂特征。
（5）沿晶断裂
微观形貌特征：金属零件在应力作用下沿晶粒边界发生分离的现象称为沿晶断裂。按断口的微观形貌特征，沿晶断裂又可以分为两大类：一是沿晶的正向断裂，这类断裂断口的微观形貌反应了多面体晶粒的界面外形，成典型的冰糖块状，晶粒表面完整、干净、无塑性变形痕迹；另一类是沿晶的延性断裂，这类断裂断口的微观电子图像上可见大量的沿晶界分布的细小微孔及第二相质点。
判定：断口表面呈冰糖块状或岩石状的多面体外形，有较强的立体感。
致断原因：①沿晶正向断裂：微观电子形貌是典型冰糖块状。沿晶的延性断裂：微观电子形貌是晶粒间界的表面上存在有大量的微孔花样（冰糖块状+小质点）。③脆性的第二相质点沿晶界析出引起的沿晶断裂。④晶界与环境介质交互作用引起的沿晶断裂。⑤具有疲劳机制的沿晶断裂。
第四章静载荷作用下的断裂失效分析
1.过载断裂失效断口三个特征区：纤维区、放射区及剪切唇。
2.断口形貌，判断裂纹源在哪个区（人字纹）：表面光滑的零件断口上人字纹的尖部总是指向裂
纹源的方形，而周边有缺口时正好相反
3.载荷性质的影响：①断口中三要素相对大小的变化。②断口形貌的变化。
4.扭转和弯曲过载断裂断口特征
扭转：韧性断裂的断面与轴向垂直，脆性断裂的断面与轴向呈45°螺旋状，对于刚性不足的
零件，扭转时发生明显的扭转变形。
弯曲：弯曲断口上可以观察到明显的放射线或人字纹花样。
5.回火致脆断裂的特征：宏观：断面结构粗糙，断口呈银白色的结晶状，一般为宏观脆断。但
在脆化程度不严重时，断口会出现剪切唇。微观：沿奥氏体晶界分离形成冰糖块状。
6.冷脆金属低温脆断的特征：①冷脆金属低温脆断断口的宏观特征典型宏观特征为结晶状，
并有明显的镜面反光现象。断口与正应力轴垂直，断口平齐，附近无缩颈现象，无剪切唇。
断口中的反光小平面（小刻面）与晶粒尺寸相当。马氏体基高强度材料断口有时呈放射状撕裂棱台阶花样。②冷脆金属低温脆断断口的微观特征冷脆金属低温脆断断口的微观形貌具有典型的解理断裂特征：河流花样、台阶、舌状花样、鱼骨花样、羽毛状花样、扇状花样等。
对于一般工程结构用钢，通常所说的解理断裂，主要是在冷脆状态下产生的。
7.第二相指点致脆断裂：指由第二相质点晶粒间界析出引起晶界的脆化或弱化而导致的一种沿
晶断裂。
失效的两种情况：一是脆性第二相质点沿原奥氏体晶界择优析出引起的晶界脆化。二是某些杂质元素沿晶界富集引起的晶界弱化。
断口特征：宏观断口均为脆性晶粒状；微观形貌为沿晶断裂，因晶界上有条状析出物而导致脆性断裂。
8.环境致脆断裂失效分析：腐蚀开裂、氢致开裂、腐蚀疲劳、热疲劳及低熔点金属致脆断裂等。
应力腐蚀开裂的断口及裂纹特征：①断口宏观形态一般为脆性断裂，断口界面基本上垂直于拉应力方向。断口上有断裂源区、裂纹扩展区和最后断裂区；②应力腐蚀裂纹源于表面，并呈不连续状，裂纹具有分叉较多，尾部较尖锐（呈树枝状）的特征；③裂纹的走向可以使穿晶的也可以是沿晶的。材料的晶体结构是影响应力腐蚀裂纹走向的主要因素。面心立方金属的材料易引起穿晶型应力腐蚀，而体心立方金属的材料则以沿晶型开裂为主；④应力腐蚀断口的微观形貌可位岩石状，岩石表面有腐蚀痕迹。
氢致脆段断口形貌特征：①宏观断口齐平，为脆性的结晶状，表面洁净呈亮灰色；实际构件的氢脆断裂又往往与机械断裂同时出现，因此，断口上常常包括这两种断裂的特征，对于延迟断裂断口，通常有两个区域，一是氢脆裂纹的亚临界扩展区（齐平部分）；二是机械撕裂区（斜面，粗糙，有反射线花样）。②微观断口沿晶分离，晶粒轮廓鲜明，晶界有时可见到变形线（呈发纹或鸡爪痕花样）；应力较大时也可能出现微孔型的穿晶断裂。③显微裂纹呈断续而弯曲的锯齿状。④在应力集中较大的部分起裂时，微裂纹源于表面或靠近缺口底部。应力集中比较小时，微裂纹多源于次表面或远离缺口底部（渗碳等表面硬化件出现的氢脆多源于次表面）。⑤对于在高温下氢与钢中碳形成CH4气泡导致的脆性断裂，其断口表面具有氧化色及晶粒状。微观断口可见晶界明显加宽及沿晶型的断裂特征，裂纹附近珠光体有脱碳现象。
⑥氢化物致脆断裂，也属于沿晶型的。
低熔点金属的接触致脆断裂失效：条件①金属零件与低熔点金属长时间接触。②存在拉应力和较高的温度条件。③基体金属与低熔点金属存在一定的环境体系。低熔点金属与零件材料的浸润性越好，越易构成致脆断裂的环境系统。如二者的浸润性不好，即使零件表面存在裂
纹，因裂纹的扩展速度始终超过低熔点金属的渗入速度，所以也不能构成致脆断裂。④加载速度。只有在低加载速度条件下才能发生致脆断裂。
特点及形貌：①裂纹源于表面；②裂纹的走向为沿晶型；③裂纹特征：主裂纹明显，其周围有许多支裂纹；④断口表面通常有低熔点金属留下的特殊色泽及堆积物。
热脆断裂特点：①呈现热脆性的钢材，在高温下的冲击韧度并不低，而室温冲击韧度一般比正常值降低50%-60%，甚至降低80%以上，其他强度指标及塑性指标均不发生明显变化。
奥氏体钢热脆性是有所不同的，在热脆发生的同时还往往发生强度和塑性指标的变化。②断裂的宏观表现是脆性的，断口呈粗晶状。微观上为沿晶的正向断裂。③具有热脆性的金属，其金相组织上可以看到黑色的网状特征，并有第二相质点析出。④几乎所有的钢材都有产生热脆性的倾向。
蠕变断裂特征：①宏观特征：明显的塑性变形时蠕变断裂的主要特征在断口附近产生许多裂纹，使断裂件的表面呈现龟裂现象。蠕变断裂的另一个特征是高温氧化现象，在断口表面形成一层氧化膜。②大多数的金属构件发生的蠕变断裂时沿晶型断裂，但当温度比较低时（在等强温度以下），也可能出现于常温断裂相似的穿晶断裂。和其他沿晶断裂不同之处在于，沿晶蠕变断裂的截面可以清楚地看到局部地区晶间的脱开及空洞现象。除此之外，断口上尚存在高温氧化及环境因素相对应的产物。
第五章疲劳断裂失效分析
1.疲劳断裂失效的一般特征：①疲劳断裂的突发性；②疲劳断裂应力很低；③疲劳断裂是一个
损伤积累的过程；④疲劳断裂对材料缺陷的敏感性；⑤疲劳断裂对腐蚀介质的敏感性。
2.金属疲劳断口宏观形貌：疲劳核心、疲劳源区、疲劳裂纹的选择发展区、裂纹的快速扩展区
及瞬时断裂区。
①疲劳源区：断口表面磨损而又光亮和细晶的表面结构，位于放射源的中心或贝纹线的曲率
中心。主要受到应力状态和载荷种类的影响；
②疲劳裂纹扩展区：可以有贝纹线也可以没有。
3.疲劳断口宏观形貌的基本特征：①疲劳弧线是疲劳断口宏观形貌的基本特征。它是以疲劳源
为中心，与裂纹扩展方向相垂直的呈半圆形或扇形的弧形线，又称贝纹线或海滩花样。②疲劳台阶为疲劳断口上另一基本特征。一次疲劳台阶出现在疲劳源区，二次台阶出现在疲劳裂纹的扩展区，它指明了疲劳裂纹的扩展方向，并与疲劳弧线相垂直，呈辐射状。③疲劳断口上的光亮区也是疲劳断裂宏观断口形貌的基本特征。
4.拉压疲劳断裂：疲劳核心多源于表面而不是内部，这一点与静载荷拉伸断裂时不同。
弯曲疲劳断裂：单向弯曲疲劳（疲劳核心一般发生在受拉侧的表面上。疲劳核心一般为一个，断口上可以看到呈同心圆状的贝纹线，且呈凸向）、双向弯曲疲劳及旋转弯曲疲劳。
扭转疲劳断裂：正向断裂、切向断裂、混合断裂
5.疲劳断口的微观形貌特征：疲劳条痕、疲劳条带、疲劳辉纹。塑性疲劳辉纹是具有一定间距，
垂直于裂纹扩展方向，明暗相交且互相平行的条状花样；脆性疲劳纹形态较复杂，呈羽毛状的脆性疲劳辉纹花样。
塑性疲劳纹与脆性疲劳纹的区别（图5-12）
疲劳辉纹的特征：①疲劳辉纹的间距在裂纹扩展初期较小，而后逐渐变大。②疲劳辉纹的形状多为向前凸出的弧形条痕。③疲劳辉纹的排列方向取决于各段疲劳裂纹的扩展方向。④面心立方结构材料比体心立方结构易于形成疲劳辉纹，平面应变状态比平面应力状态易形成疲劳辉纹，一般应力太小时观察不到疲劳辉纹。⑤并非在所有的疲劳断口上都能观察到疲劳辉纹，疲劳辉纹的产生与否取决于材料性质、载荷条件及环境因素等多方面的影响。⑥疲劳辉纹在常温下往往是穿晶的，而在高温下也可以出现沿晶的辉纹。⑦疲劳辉纹有延性和脆性两种类型。
疲劳辉纹不是贝纹线
6.机械疲劳断裂：①高周疲劳断裂微观特征：细小的疲劳辉纹；宏观特征：多数情况下。零件
光滑表面上发生高周疲劳断裂断口上只有一个或有限个疲劳源。②低周疲劳断裂微观特征：粗大的疲劳辉纹或粗大的疲劳辉纹与微孔花样；宏观断口上存在多疲劳源是低周疲劳断裂的特征之一。
7.振动疲劳断裂共振疲劳断裂是机械设备振动疲劳断裂的主要形式，除此之外尚有颤振疲劳和
喘振疲劳。
8.接触疲劳：一般认为接触疲劳可分为在材料表面或表层形成疲劳裂纹和裂纹扩展两个阶段。
宏观特征：接触面上的麻点、凹坑和局部剥落；微观特征：裂纹源处有明显的疲劳台阶，因摩擦形成的扭曲形态。
9.腐蚀疲劳断裂的断口特征：①脆性断裂，断口附近无塑变。②微观断口可见疲劳辉纹，但由
于腐蚀介质的作用而模糊不清；二次裂纹较多并具有泥状花样。③属于多源疲劳，裂纹的走向可以是穿晶型的也可能是沿晶型的，以穿晶裂纹比较常见。④断口上的腐蚀产物与环境中的腐蚀介质相一致。
10.热疲劳破坏特征：①典型的表面疲劳裂纹呈龟裂状；根据热应力方向，也可以近似形成相互
平行的多裂纹形态。②裂纹走向可以是沿晶型的，也可以是穿晶型的；一般裂纹端部较尖锐，裂纹内有或充满氧化物。③宏观断口呈深灰色，并为氧化物覆盖。④由于热蚀作用，微观断口上的疲劳辉纹粗大，有时尚有韧窝状花样相对应。⑤裂纹源于表面，裂纹扩展深度与应力、时间及温差变化相对应。⑥疲劳裂纹为多源。
第六章磨损与腐蚀失效分析
1.磨损失效模式的判断：①粘着磨损的特征及判断：两个配合表面，只有在真实接触面积上才
发生接触，局部应力很高，使之产生严重塑性变形，并产生牢固的粘合或焊合，才可能发生粘着。②磨料磨损的特征及判断：主要形貌特征是，表面存在与滑动方向或硬质点运动方向相一致的沟槽及划痕。③疲劳磨损的特征及判断：疲劳磨损引起表面金属小片脱落，在金属表面形成一个个麻坑，麻坑深度多在几微米到几十微米之间。④腐蚀磨损特征及判断：主要特征是在表面形成一层松脆的化合物。⑤冲蚀磨损特征及判断：兼有磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等多种磨损形式及脆性剥落的形貌特征。磨损表面宏观粗糙，当有粒子压嵌在金属表面上时，其形貌是“浮雕”状的。⑥微动磨损特征就判断：表面通常粘附一层红棕色粉末，
此乃磨损脱落下来的金属氧化物颗粒。当将其去除后，可出现许多小麻坑。
2.点蚀形貌特征：①大部分金属表面的腐蚀及其轻微，有的甚至光亮如初，仅在局部出现腐蚀
小坑。②有的点蚀凹坑仍有金属光泽，若将凹坑的表皮去掉，则可见严重的腐蚀坑。③蚀坑的表面有时被一层腐蚀产物所覆盖，将其去除后，则可见严重的腐蚀坑。④在某种特定的环境下，腐蚀坑会出现宝塔状的特殊形貌。
3.缝隙腐蚀形貌特征：一般只出现在设备或部件存在有狭缝的局部地区，而不是整个表面，通
常呈现出有一定形状（视缝隙的形状而异）的溃疡般沟槽或类似点腐蚀连成的片状破坏。4.晶间腐蚀：发生条件：取决于材料/介质体系的特征。形貌特征：金属发生晶间腐蚀后，在宏
观上几乎看不到任何变化，几何尺寸及表面金属光泽不变，但其强度及延伸率显著降低。当收到冷弯变形、机械碰撞或流体的剧烈冲击后，金属表面出现裂纹，甚至呈现酥脆，稍加外力，晶粒即行脱落，同时失去金属声。在微观上进行金相检查时，可以看到晶界或邻近地区发生沿晶界均匀腐蚀的现象，有时尚可看到晶粒脱落。在对断裂件的断口进行扫描电镜观察时，可见冰糖块状的形貌特征。
5.空泡腐蚀形貌特征：其外部形态特征与点腐蚀相似，但蚀坑的深度较点腐蚀浅很多，蚀坑的
分布比点腐蚀紧密很多，表面往往变得十分粗糙，呈海绵状。
第七章金属构件加工缺陷与失效
1.常见铸造加工缺陷：①冷隔②气孔③针孔④缩孔⑤疏松⑥夹杂物⑦偏析⑧热裂纹⑨
冷裂纹⑩其他缺陷
2.常见锻造加工缺陷：①折叠②分层③锻入的氧化皮④流线不顺⑤裂纹⑥过热与过烧⑦
脱碳与增碳
3.常见焊接加工缺陷：①焊接裂纹 a.热裂纹 b.冷裂纹 c.延迟裂纹 d. 再热裂纹 e.层状撕裂
②气孔③夹渣④焊缝成形不良⑤未填满⑥未焊透⑦过烧
4.常见热处理缺陷：①氧化、脱碳②内氧化③过热④过烧⑤淬火软点⑥回火脆性⑦石墨
化脆性⑧网状或大块状碳化物⑨粗大马氏体和大量残余奥氏体⑩淬火裂纹
PCB失效分析技术及部分案例 作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽，PCB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。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。 对于这种失效问题，我们需要用到一些常用的失效分析技术，来使得PCB在制造的时候质量和可靠性水平得到一定的保证，本文总结了十大失效分析技术，供参考借鉴。 1.外观检查 外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB 的失效模式。外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别，是不是总是集中在某个区域等等。另外，有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现，是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。 2.X射线透视检查 对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷，只好使用X 射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下，并正由二维向三维成像的设备转变，甚至已经有五维（5D）的设备用于封装的检查，但是这种5D的X光透视系统非常贵重，很少在工业界有实际的应用。 3.切片分析 切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB
LED失效分析及解决方案 一、高效照明LED产品的市场良好 中国是照明产品的生产和消费大国，节能灯、白炽灯产量均居世界首位，2010年白炽灯产量和国内销量分别为38.5亿只和10.7亿只。据测算，中国照明用电约占全社会用电量的12%左右，如采用高效照明产品替代白炽灯，节电效益明显。 2011年11月7日，国家发改委、商务部、海关总署、国家工商总局、国家质检总局联合印发《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》，决定从2012年10月1日起至2016年9月30日，按功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯。采用高效照明产品替代白炽灯，推动了高效照明产品的普及应用和全社会照明节电意识的普遍提高，促进了半导体照明技术的快速发展及半导体照明产品的推广应用。 二、LED产品特点 作为高效照明的LED产品，作为一种固态的半导体冷光源，有传统光源所不具备的多种优点，总结起来有以下几项： 1、高节能 相同照明效果下比传统光源可节能60%以上； 2、长寿命 LED光源是固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，特别是最近出现的LED芯片倒装工艺的，在LED封装时实现了无金线封装，更是增加了其抗机械冲击能力，使用寿命可达5万小时以上，比传统光源寿命长10倍以上； 3、利于环保 LED是一种绿色光源，环保效益更佳。光谱中没有紫外线和红外线，热量低和无频闪，无辐射，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，属于典型的绿色照明光源； 4、方便组合 用于照明的LED单颗功率目前在0.03W－3W之间，可以通过非常简单的合理串联和并联实现任意功率等级的照明产品；
国有企业典型内部控制失效案例分析 近年来，国内企业的重大危机接二连三地发生，整体来看，突出有三类重大风险：一是多元化投资，二是金融工具投机，三是生产安全事故。撇开生产安全事故不说，前两类风险具有明显的两大特点：一是风险发生对企业造成的损失巨大，动辄就会使企业“伤筋动骨”；二是同类事故在大型国有企业时有发生。鉴于此，我们称此两类风险为大型国有企业典型的高风险业务。下面我们通过案例对此两类重大风险做深入分析。 1.多元化投资 (1)三九集团的财务危机 从1992年开始，三九企业集团在短短几年时间里，通过收购兼并企业，形成医药、汽车、食品、酒业、饭店、农业，房产等几大产业并举的格局。但是，2004年4月14日，三九医药（000999）发出公告：因工商银行要求提前偿还3.74亿元的贷款，目前公司大股东三九药业及三九集团（三九药业是三九集团的全资公司）所持有的公司部分股权已被司法机关冻结。至此，整个三九集团的财务危机全面爆发。 截至危机爆发之前，三九企业集团约有400多家公司，实行五级公司管理体系，其三级以下的财务管理已严重失控；三九系深圳本地债权银行贷款已从98亿升至107亿，而遍布全国的三九系子公司和控股公司的贷款和贷款担保约在60亿至70亿之间，两者合计，整个三九系贷款和贷款担保余额约为180亿元。 三九集团总裁赵新先曾在债务风波发生后对外表示，“你们（银行）都给我钱，使我头脑发热，我盲目上项目。” 案例简评：三九集团财务危机的爆发可以归纳为几个主要原因：（1）集团财务管理失控；（2）多元化投资（非主业/非相关性投资）扩张的战略失误；（3）集团过度投资引起的过度负债。另外，从我国国有上市公司的发展环境来看，中国金融体制对国有上市公司的盲目投资、快速膨胀起到了推波助澜的作用。
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)
国有企业典型内部控制失效案例分析 20RR-7-28 近年来，国内企业的重大危机接二连三地发生，整体来看，突出有三类重大风险：一是多元化投资，二是金融工具投机，三是生产安全事故。撇开生产安全事故不说，前两类风险具有明显的两大特点：一是风险发生对企业造成的损失巨大，动辄就会使企业“伤筋动骨”；二是同类事故在大型国有企业时有发生。鉴于此，我们称此两类风险为大型国有企业典型的高风险业务。下面我们通过案例对此两类重大风险做深入分析。 1.多元化投资 (1)三九集团的财务危机 从1992年开始，三九企业集团在短短几年时间里，通过收购兼并企业，形成医药、汽车、食品、酒业、饭店、农业，房产等几大产业并举的格局。但是，20RR年4月14日，三九医药（000999）发出公告：因工商银行要求提前偿还3.74亿元的贷款，目前公司大股东三九药业及三九集团（三九药业是三九集团的全资公司）所持有的公司部分股权已被司法机关冻结。至此，整个三九集团的财务危机全面爆发。 截至危机爆发之前，三九企业集团约有400多家公司，实行五级公司管理体系，其三级以下的财务管理已严重失控；三九系深圳本地债权银行贷款已从98亿升至107亿，而遍布全国的三九系子公司和控股公司的贷款和贷款担保约在60亿至70亿之间，两者合计，整个三九系贷款和贷款担保余额约为180亿元。 三九集团总裁赵新先曾在债务风波发生后对外表示，“你们（银行）都给我钱，使我头脑发热，我盲目上项目。” 案例简评：三九集团财务危机的爆发可以归纳为几个主要原因：（1）集团财务管理失控；（2）多元化投资（非主业/非相关性投资）扩张的战略失误；（3）集团过度投资引起的过度负债。另外，从我国国有上市公司的发展环境来看，中国金融体制对国有上市公司的盲目投资、快速膨胀起到了推波助澜的作用。
失效分析 第三章失效分析的基本方法 1.按照失效件制造的全过程及使用条件的分析方法：（1）审查设计（2）材料分析（3）加工制 造缺陷分析（4）使用及维护情况分析 2.系统工程的分析思路方法：（1）失效系统工程分析法的类型（2）故障树分析法（3）模糊故 障树分析及应用 3.失效分析的程序：调查失效时间的现场；收集背景材料，深入研究分析，综合归纳所有信息 并提出初步结论；重现性试验或证明试验，确定失效原因并提出建议措施；最后写出分析报告等内容。 4.失效分析的步骤：（1）现场调查①保护现场②查明事故发生的时间、地点及失效过程③收集 残骸碎片，标出相对位置，保护好断口④选取进一步分析的试样，并注明位置及取样方法⑤询问目击者及相关有关人员，了解有关情况⑥写出现场调查报告（2）收集背景材料①设备的自然情况，包括设备名称，出厂及使用日期，设计参数及功能要求等②设备的运行记录，要特别注意载荷及其波动，温度变化，腐蚀介质等③设备的维修历史情况④设备的失效历史情况⑤设计图样及说明书、装配程序说明书、使用维护说明书等⑥材料选择及其依据⑦设备主要零部件的生产流程⑧设备服役前的经历，包括装配、包装、运输、储存、安装和调试等阶段⑨质量检验报告及有关的规范和标准。（3）技术参量复验①材料的化学成分②材料的金相组织和硬度及其分布③常规力学性能④主要零部件的几何参量及装配间隙（4）深入分析研究（5）综合分析归纳，推理判断提出初步结论（6）重现性试验或证明试验 5.断口的处理：①在干燥大气中断裂的新鲜断口，应立即放到干燥器内或真空室内保存，以防 止锈蚀，并应注意防止手指污染断口及损伤断口表面；对于在现场一时不能取样的零件尤其是断口，应采取有效的保护，防止零件或断口的二次污染或锈蚀，尽可能地将断裂件移到安全的地方，必要时可采取油脂封涂的办法保护断口。②对于断后被油污染的断口，要进行仔细清洗。③在潮湿大气中锈蚀的断口，可先用稀盐酸水溶液去除锈蚀氧化物，然后用清水冲洗，再用无水酒精冲洗并吹干。④在腐蚀环境中断裂的断口，在断口表面通常覆盖一层腐蚀产物，这层腐蚀产物对分析致断原因往往是非常重要的，因而不能轻易地将其去掉。 6.断口分析的具体任务：①确定断裂的宏观性质，是延性断裂还是脆性断裂或疲劳断裂等。② 确定断口的宏观形貌，是纤维状断口还是结晶状断口，有无放射线花样及有无剪切唇等。③查找裂纹源区的位置及数量，裂纹源的所在位置是在表面、次表面还是在内部，裂纹源是单个还是多个，在存在多个裂纹源区的情况下，它们产生的先后顺序是怎样的等。④确定断口的形成过程，裂纹是从何处产生的，裂纹向何处扩展，扩展的速度如何等。⑤确定断裂的微观机理，是解理型、准解理型还是微孔型，是沿晶型还是穿晶型等。⑥确定断口表面产物的性质，断口上有无腐蚀产物，何种产物，该产物是否参与了断裂过程等。 7.断口的宏观分析（1）最初断裂件的宏观判断①整机残骸的失效分析；②多个同类零件损坏的 失效分析；③同一个零件上相同部位的多处发生破断时的分析。（2）主断面（主裂纹）的宏观判断①利用碎片拼凑法确定主断面；②按照“T”形汇合法确定主断面或主裂纹；③按照裂纹
FA失效分析案例集 案例1：大电流导致器件金属融化 某产品在测试现场频频出现损坏，经过对返修进行分析，发现大部分返修产品均是某接口器件失效，对器件进行解剖后，在金相显微镜下观察，发现器件是由于EOS导致内部铝线融化，导致器件失效，该EOS能量较大。进一步分析和该铝条相连的管脚电路应用，发现电路设计应用不当，没有采用保护电路，在用户现场带电插拔产生的电浪涌导致该器件失效。通过模拟试验再现了失效现象。 解决方法：强调该产品不支持带电插拔，建议客户在测试或使用的过程，需等电源关掉后，在进行插拔动作。 1.jpg
案例2： 客户反馈显示异常，显示暗淡，颜色异常，通过示波器查看波形，发现波形异常，通过一系列测试，判断IC 驱动损坏，通过EMMI 测试发现照片如下： 放大细节：
分析芯片内部电路，低压逻辑部分损坏。 分析原因：此IC的抗ESD能力 发现 COM SEG PIN在MM模式下，更容易被击穿。在HMB模式，小于+/-3K的 ESD均OK. 此IC现象是由于ESD损坏IC，导致IC出现短路所致。 具体解决方法: 生产，测试的注意，注意检查机台是否漏电，检查每位员工的ESD环是否OK.
下面简单谈谈在开发过程中的一些建议： 要想设计质量可靠性达到要求的产品，主要有以下几个步骤： 1, 明确产品的质量可靠性要求， 如是消费级还是电信级，最终的客户是谁，客户的需求是什么，使用的环境是什么，产品返修率指标是多少？等等。。。。，由此确定产品的质量可靠性要求，作为产品规格明确下来。 2, 在明确质量可靠性规格以后进行产品总体设计，这时最重要的是选择和使用质量可靠性符合产品规格要求的器件. 比如产品的使用环境比较恶劣，如使用在高海拔、强辐射地区，则需要对应的选择合适的器件。如果在应用环境中，选用的器件本身的质量可靠性无法满足要求，那么这个设计从一开始就注定是失败的。 3,在选好器件后，就要考虑在设计应用中避免各种可能的应力对器件的损伤， 如ESD防护设计、电浪涌防护设计、热设计、环境应力设计等，考虑到各种可能应力，并进行降额设计或者进行最坏情况分析。另外，还要进行信号完整性分析，EMC兼容设计等，来保证设计的产品的功能可靠性。在这一阶段，FMEA（失效模式影响分析）也是必不可少的步骤。 4, 在设计阶段还要考虑产品的可加工性. 如生产线的ESD、MSL控制水平是多少，如果生产线最多只能保证100V的ESD水平，那么ESD等级低于100V的器件就不
材料失效分析
关于散装无铅焊料的脆性到塑形断裂的 转变温度的研究 姓名：肖升宇专业：材料科学与工程学号：0926000333 摘要 断裂韧性的散装锡，锡铜无铅焊料，锡银和测量功能温度通过一个摆锤冲击试验（冲击试验）。韧脆断裂转变他们发现，即急剧变化，断裂韧性，相比没有转变为共晶锡铅。过渡温度高纯锡，Sn-0.5%铜和Sn-0.5%铜（镍）合金在- 125℃含有Aｇ的焊料显示过渡在较高温度：在范围78到45–°–°C最高转变温度45℃–°测定锡- 5%银，这是球以上的只有30–°角的增加的银内容变化的相变温度较高的值，这可能与高SnAg3颗粒体积分数的焊料的量。这些结果被认为是非常重要的选择最好的无铅焊料组合物。 简介 由2006年七月份。铅的使用电子在欧洲将被禁止，以及无铅焊料应取代锡铅焊料，常用于微电子领域超过50年。许多以Sn为基体的焊料针对于过去几年进行深入研究，如锡银，铜，Sn-Ag-Cu等等，特别是关于其可靠性，工作是远远没有完成。自从这个“软”铅被从焊料中提取出来之后，导致无铅焊料不容易变行和增长了当地积累的应力水平，这也增加了裂缝成核的概率。这显着影响着主要焊点的失效模式，即焊料疲劳。这是众所周知的一些金属松动的低温延性，并表现出脆性断裂模式。因此，韧性到脆性转变温度是一个重要参数。
至于我们的知识，只有现有无铅合金的数据，见迈耶[1]，显示出锡5％银的转变温度为-25°，相比没有过渡锡，铅-1.5Ag93.5％。这其实是相当令人失望，因为许多标准热 循环试验开始温度低至-40甚至-60℃，这会影响故障模式。此外，这个温度范围也有一些应用程序，例如航天。“本文的目的是研究几大部分含铅量焊料的脆性到韧性骨折转变温度。 实验 众所周知的一个摆锤冲击试验，“摆锤试验”，用以确定在断裂消耗的能源量，这是一个断裂韧性的措施材料，如温度的功能。“实验装置如图1所示。 对７种合金材料做了测试，结果如下： ·99.99wt.%Sn ·Sn-0.7wt.%Cu, ·Sn-0.7wt.%Cu (0.1wt.%Ni) ·Sn-3wt%Ag-0.5wt%Cu, ·Sn-4wt%Ag-0.5wt%Cu ·Sn-5wt%Ag ·Sn-37wt.%Pb,作为参考 根据所进行的测试ASTM E23标准的V型缺口样品大小为 10x10x55mm。对于某些样本大小为5x5x55mm的合金被使用，由于只有有限的物质可用。锤能量为50J和冲击速度为3.8米/秒。能源锤358J被用于多次测量时吸收能量大于50J。结果是由截面样品表面正
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。
工程材料失效分析 姓名：丁静 学号：201421803012
案例一乙烯裂解炉炉管破裂原因分析某石化公司化工一厂裂解车间CBL一Ⅲ型乙烯裂解炉于1998年9月投入运行，1 999年4月检查发现一根裂解炉管发生泄漏。为查明炉管泄漏原因，对失效炉管进行了综合分析。 CBL一Ⅲ型乙烯裂解炉炉管工作温度为1050～llOO℃，材质化学成分（质量分数）为0.35~0.60%C;1.0%~2.0%Si;1.O%~1.50%Mn;33%~38%Ni;23%~28%Cr及微量Nb.Ti.Zr等。宏观观察失效炉管表面可以看出，泄漏部位炉管内、外壁均有两个孔坑，两个孔坑在内、外表面相互对应，孔坑边缘金属略有凸起，呈火山口状。仔细观察发现，在内壁两个孔坑附近表面有一约3 mm xl mm凸棱，凸棱略高于附近炉管表面（图11-1、图11-2）。
化学成分分析结果表明，失效炉管化学成分符合厂家技术要求。金相检查结果表明，失效炉管显微组织基体为奥氏体，晶界分布有骨架状碳化物，晶内和晶界分布有一定数量的颗粒状碳化物（图11-3）。 能谱分析结果表明，这些颗粒状碳化物为Nb.Zr.Ti或Cr的
碳化物。晶界分布的骨架状碳化物系以铬为主的碳化物。首先，采用扫描电镜观察了泄漏部位炉管内、外表面的放大形貌，观察发现，所有孔坑均存在白亮色块状物。通常，不导电的非金属氧化物或金属氧化物在电子束作用下因积累电荷而呈白亮色。能谱分析结果表明，白亮色块状物含有很高的稀土铈。分析认为，白亮色块状物为稀土氧化物。在泄漏部位，分别在内壁凸棱和孔坑两处，垂直于内表面制备了炉管横截面金相试样。可以看出，不论是凸棱对应部位，还是炉管内、外表面两个孔坑之间，炉管横截面均分布有宏观深灰色金属夹杂物，夹杂物在内、外表面两个孔坑之间连续贯通（图11-4）。 在扫描电镜下进一步观察、分析结果表明，两个横截面深灰色区域同样是稀土铈的氧化物（图11-5）。采用微型拉伸试样，对失效炉管进行了1100℃短时高温拉伸试验，其结果如表11-1所示。可以看出，失效炉管1100℃高温短时拉伸性能低于厂家相关技术要求。
零件失效分析方案设计 实验目的 ⑴了解失效分析的基本方法与基本技术； ⑵了解断裂零件断口的宏观形貌特征与失效模式、失效原因之间的关系； ⑶分析材料组织、性能对零件加工及使用过程中失效的影响； ⑷通过分析，提出预防和改进的措施。 实验仪器设备、失效零件 照相机、放大镜； 切割机、砂轮机、镶嵌机、抛光机； 洛氏硬度计； 金相显微镜、CCD数码成像系统。 失效零件选择60Si2CrA弹条。 实验原理 1．材料常见的失效形式及其判断方法； 2．材料典型断裂失效断口的形貌及其特征； 3. 断口分析技术； 4．裂源及裂纹扩展方向的判别； 5. 力学性能测试技术。 失效分析 ⑴选择失效零部件，进行宏观外形与尺寸的观察和测量，拍照留据，确定重点分析的部位。 ⑵调查零部件的服役条件和失效过程。 ⑶查阅失效零部件的有关资料，包括零部件的设计、加工、安装、使用维护等方面的资料。 ３.５：收集资料：该零件在相同＼不同工作条件下的实效形式，观察断口情况，统计相关信息；对本零件的实效可能性做出几种假设，在以后实验中留意相关证据，验证假设是否正确。（ＰＳ：有点类似人工智能的推理模式）
⑷试验研究 实验方法与步骤 1、对整个零件进行检查，包括 （1）断裂形式、部位及塑性变形情况，并注意裂纹源区； （2）有无腐蚀痕迹； （3）有无磨损迹象； （4）表面状况（有无机械损伤，颜色变化，氧化及脱碳现象）； （5）原材料质量，加工缺陷等。 （６）注意与假设对比：看是否有假设相同的，相同则进一步验证其他的，不同则做更多的假设．ＰＳ：一定要在假设中做一条我们最后要得出的。 2、断口宏观分析 用放大镜观察断口表面，主要内容有 1.裂纹源与终止点； 2.断裂面、裂纹扩展方向； 3.断口附近的塑性变形情况； 4.断口是否清洁光亮； 5.断口结构特点、贝纹特征及终端区大小， 6.注意与假设对比：看是否有假设相同的，相同则进一步验证其他的，不同则做更多 的假设．ＰＳ：一定要在假设中做一条我们最后要得出的。 并拍照留据。 3、断口硬度检测 在断口附近取若干个样本检测点，用洛氏硬度计进行硬度检测并与标准硬度值进行比较。 4.金相检测 在断裂件上截取金相试样，经镶嵌、打磨和抛光，再用3%硝酸酒精溶液侵蚀后在金相显微镜下进行显微组织观察。 ５、下结论：通过以上实验得出一个结论： 对预防该类零件的实效提出建议： 对本实验做一个总结：缺点和优点，值得改进与发扬的地方。
芯片失效分析的原因（解决方案/常见分析手段） 一般来说，芯片在研发、生产过程中出现错误是不可避免的，就如房缺补漏一样，哪里出了问题你不仅要解决问题，还要思考为什么会出现问题。随着人们对产品质量和可靠性要求的不断提高，失效分析工作也显得越来越重要，社会的发展就是一个发现问题解决问题的过程，出现问题不可怕，但频繁出现同一类问题是非常可怕的。本文主要探讨的就是如何进行有效的芯片失效分析的解决方案以及常见的分析手段。 失效分析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。失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。 失效分析基本概念1.进行失效分析往往需要进行电测量并采用先进的物理、冶金及化学的分析手段。 2.失效分析的目的是确定失效模式和失效机理，提出纠正措施，防止这种失效模式和失效机理的重复出现。 3.失效模式是指观察到的失效现象、失效形式，如开路、短路、参数漂移、功能失效等。 4.失效机理是指失效的物理化学过程，如疲劳、腐蚀和过应力等。 失效分析的意义1.失效分析是确定芯片失效机理的必要手段。 2.失效分析为有效的故障诊断提供了必要的信息。 3.失效分析为设计工程师不断改进或者修复芯片的设计，使之与设计规范更加吻合提供必要的反馈信息。 4.失效分析可以评估不同测试向量的有效性，为生产测试提供必要的补充，为验证测试流程优化提供必要的信息基础。 失效分析主要步骤和内容芯片开封：
上海应用技术学院 研究生课程（论文类）试卷 2 0 15 / 2 0 16 学年第二学期 课程名称：材料失效分析与寿命评估 课程代码：NX0102003 学生姓名：丁艳花 专业﹑学号：材料化学工程 156081101 学院：材料科学与工程学院
凝汽器铁管管壁减薄的失效分析报告 1.失效现象描述 秦山第三核电公司1#700M W重水堆核能发电机组2A凝汽器。该凝汽器从2002年8月起投入使用,实际运行时间8年左右。根据资料记载,1#机组第3次例行大修时,管外壁减薄程度较轻,但在第4次例行大修时发现管外壁减薄程度加深,在2010年5月第5次例行大修时发现部分钛管外壁减薄现象相当明显。各机组凝汽器缺陷管主要分布在冷凝管塔式分布的最外侧。据专业人员介绍,大修后对缺陷管抽管检查后发现,管壁减薄主要集中在支撑板处,减薄位置和减薄程度各不相同。如果让异常减薄缺陷管继续运行,有可能引起管穿孔的泄漏事件。 2.背景描述 凝汽器是大型汽轮机循环设备中的重要环节。其中的冷凝管起到将蒸汽凝结成水的作用,是凝汽器中的核心部件。冷凝管一旦发生破损将导致冷却水泄露并污染循环水,从而会对整个系统的正常运行造成严重影响。因此冷凝管的选材质量决定了凝汽器的安全可靠性与使用寿命。工业纯钛作为冷凝管最常用的材料,具有良好的力学性能与耐蚀性能。在复杂运行工况下,纯钛材料仍有可能发生磨损、腐蚀等常见的材料失效现象,引发冷凝管破损并导致冷却水泄露并污染循环水,由此对凝汽器的正常运行带来安全隐患。若不找到这一过早失效的真正起因,并采取有效的防护措施,最终必将导致钛管泄漏,不但经济损失巨大,甚至有可能引发重大安全事故。 国内关于凝汽器钛管的案例的产生原因大致可分为以下几类： 第一类,由于相关方面施工建造时就存在不当操作或不当设计导致运行中出现落物砸伤或凝汽器自身运行故障。如国华太仓发电超临界机组发生凝汽器钛管泄露导致冷凝水水质不合格,其原因在于上部低压加热器表面隔板未按规定安装,导致隔板掉落砸伤引起泄露。再如未充分考虑到钛管共振问题由于钛管本身管壁极薄(0.5mm到0.7mm),强烈的震动极易导致铁管破裂引起泄露,这点在宝钢电厂与大亚湾核电站的运行中已经得到了证实此外还存在着钛管板间焊接质量不良，
佳木斯大学 失效分析案例
失效分析案例 0 零件背景： 某?外径为?450 mm, 壁厚为 50mm 的GCrl5SiMn 钢轴承圈 ,在最终热处理后进?磨削加?时,批量产?沿径向由外表?迅速向内表?扩展的开裂,造成很大的经济损失。其?产?艺为轧制(1050～1150℃锻造) 球化退火→机械加?→淬?(840 ℃)?回?(170℃)→磨削等?序。 1.1化学成分分析 取一部分试样碎末，利用化学元素分析仪分析零件成分。 从上表看出，零件的化学成分符合标准要求。 1.2 硬度分析 在?相抛光?上,从裂纹源处开始沿轴向至壁厚中部每隔 3 mm 检测其硬度。 表 2 显?,裂纹边缘硬度与内部硬度基本?致,硬度均大于 60 HRC,符合标准要求;?明显脱碳软化现象。
1.3 断口宏观形貌 采?机械加压?法使套圈沿裂纹断开,?先对断?形貌??眼观察。 ?线切割从试样断?处切取?块含有裂纹源区?裂纹扩展区?压断区的断?试样。?酒精清洗后在丙酮中?超声波清洗 20 min 取出?燥,?扫描电镜观察该断?形貌 通过?眼观察发现,裂纹源位于轴承套圈外表?沟槽尖?处。试样两断?均为裂纹扩展形成,裂纹长?平直,由轴承套圈外表?沿径向向内表?扩展,初始裂纹最深处约为 15 mm,裂纹总长约 60mm。初始裂纹有褐?氧化条纹,继续向?扩展为灰?,裂纹表?光滑细腻呈瓷状,属典型的脆性断?特征。新断?呈银灰?,断?组织细密有?属光泽,说明晶粒很细?。
由图 2a 可见,断?平齐呈放射状特征,没有明显的塑性变形迹象,断?结构呈细瓷状,边缘?明显剪切唇,也?纤维状。 由图 2b 可见,断?形貌为韧窝?解理断?,呈混合断?特征。大部分属于沿晶脆性开裂,沿晶分离?平滑,?微观塑性变形特征,晶粒均匀细?,?过热特征。但发现有很长很深的?条穿晶带(如箭头所?),认为应该存在某种链条状脆性组织缺陷。 由图 3 可见,新压断?处形貌与起裂处大体相同 ,断?形貌仍为韧窝?解理断? ,混合断?特征不变。说明裂纹处与新压断?处的组织相同。另外均未发现有明显的非?属夹杂物和?孔等缺陷。
中原油田全油田有100多口井套管腐蚀穿孔，30多口井报废，200多口井套管待修。油井套管的最大穿孔速度为0.48mm/年。 对现场取出损坏的套管进行解剖分析。 1.套管腐蚀形貌：套管内壁分布腐蚀坑，腐蚀沿管轴纵向延伸呈马蹄形，其横断面为上宽下窄的梯形深谷状，管壁穿孔处周边锐利，界面清晰。从总体上看，套管内壁都附着黑色粘性油污，无明显腐蚀产物堆积，主要表现为坑蚀穿孔，并有一定的流体冲刷作用。 2.腐蚀产物XRD分析 取套管内壁物质，洗去油污，再用丙酮清洗吹干，进行X射线衍射分析。套管内壁腐蚀产物中主要有FeCO3和CaCO3，夹杂有NaCl和硫酸亚铁。腐蚀产物的主要成分为碳酸物，显示出套管、油管腐蚀与CO2腐蚀有关。 3.油套管材质的金相和非金属夹杂分析 采用电子探针分析仪进行钢基、夹杂物定性、定量和 元素面分析。 分析发现，大量细小球形暗灰色颗粒为Al2O3,短条状为ZnS，材质中夹杂物以二者为主。同时经电子探针元素定量分析表明，随着向腐蚀坑底的深入，表层元素中氧、硫、氯、钙、镁含量在增大。说明生成的腐蚀产物有氧化物、硫化铁、碳酸钙、碳酸镁等，并随腐蚀深入呈增加趋势。 4.腐蚀试验 （一）用油田水样对套管钢和油管钢进行了动态和静态腐蚀试验，温度50o C密闭除氧试验时间7天。结果表明：动态腐蚀速度远远大于静态腐蚀速度。（二）在此基础上又进行了不同流速对腐蚀影响的试验，说明介质流动能较大的
增加体系的腐蚀。 （三）不同CO2分压下，Q235钢在3℅NaCl熔液中的腐蚀速度。表明CO2压力越大，腐蚀越严重。 结论： （1）．复杂断块油田套管腐蚀失效主要是油井高矿化度产出水中CO2腐蚀作用的结果。 （2）．套管的局部腐蚀破裂形态与钢材中夹杂物的局部分布、流体冲刷有密切关系。 （3）．综合对腐蚀形态特征的观察判断，腐蚀产物的分析，材质金相非金属夹杂分析，可以找到套管腐蚀失效的主要原因。 由上面该案例的分析可以看出，材料失效分析与基础学科及应用学科之间有密不可分的关系。在进行分析的过程中会用到物理、化学、数学等基础学科。用到化学中的电镜对腐蚀形貌进行分析；会用到数学中的数学分析，对腐蚀速度等进行分析；会涉及到物理学中的结构方面的知识；还会用到地理学进行环境分析等等。在进行失效分析过程中还会用到应用学科，如计算机类，会用到计算机进行一系列的数值分析，图像分析；还会用到应用化学中的环境检测，质量检测等技术。总之，在进行腐蚀材料失效分析时，会综合运用到基础学科的知识和应用学科的技术。 2、试用两个实际的失案例说明材料实效分析的重要性。（既有文字说明，又有图片说明，不少于800字） 案例一：一起来自水管腐蚀失效的案例：广东某钢管公司铺设的自来水管使用六年后发生穿孔泄露。 1.本起穿孔失效发生的地点和环境无规律性，对穿孔管道进行仔细观察，典型的宏观外貌是穿孔部位有一直径为10mm的锈瘤，呈黄褐色，用硬器易刮除，刮除后露出的水管外壁基本平整，可见水从管内渗出。 在锈瘤的外围是一圈黄色锈迹，锈迹外是镀锌层，其上可见分散的白色粉末。现场观察到的形貌还有一个特点，就是同一根管若出现几处结瘤，这些结瘤点的连线与水管轴向平行。 2.水样检测及钢管材质检测 取该镇两个不同地点的水样，进行PH检测以及腐蚀性检测，并与实验室水进行比较。 项目取水点1 取水点2 实验室用水 PH 6.15 6.23 6.41
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。
企业内部控制失效案例分析 万福生科、公司介绍 万福生科（湖南）农业开发股份有限公司的前身是成立于2003 年的湖南省桃源县湘 鲁万福有限责任公司，2006 年3 月更名为湖南湘鲁万福农业开发有限公司。2009 年 10 月，经股东会审议通过，整体变更设立万福生科（湖南）农业开发股份有限公司，法定代表人人为龚永福。经中国证监会许可，面向社会公开募股集资，两年后也就是2011 年9 月27 日在创业板上市。发行上市后注册资本由原来的5000 万元变更为6700 万元。 万福生科自成立以来，致力于稻米精深加工系列产品的研发、生产与销售。公司以 稻米、碎米为主要原材料，采用公司自主设计的工艺体系和配套的设备系统，运用先进 的物理、化学和生物工程技术，对稻米进行综合开发，制作出大米淀粉、大米蛋白粉、 米糠油等产品。此外，万福生科在全国创造了第一个以大米淀粉糖和大米蛋白为核心产 品的稻米精深加工以及副产物高效综合利用的循环经济生产模式、，并且发展迅速，逐 步实现了工艺技术、产品结构和管理水平的动态升级，已成为我国南方循环经济和副产 品综合利用效率最高、产业链条最长的企业之一。 万福生科是农业产业化经营的为主体的现代化企业，经营范围涉猎广泛主要包括粮 食收购及农产品深加工，注重科研，改善销售模式，逐渐成长为省级龙头企业及高新技 术企业，与此同时，积极推进节能减排工作，倡导绿色环保产业链进行生产，广受好评。 二、案例基本情况 2012 年8 月，湖南证监局不定期对上市公司进行现场检查，在检查万福生科得时 候，发现有三套账本，财务舞弊问题自此浮出水面。在2012 年9 月对万福生科的例行 巡查中发现，刚上市不久的万福生科预付账款和在建工程款都存在异常:万福生科2012 年半年报显示预付账款增加了约2632 万，期末余额达到14500 万之多;在建工程科目 的账面余额从8675 万激增至18000 万。无论是参照同行业还是对比其以往的经营活动， 这组数据均显得不太符合常理。调查一步步深入进行，万福生科的财务造假也逐渐清晰 起来，在2012 年半年度报告中，万福生科虚增营业收入187, 590, 816. 61 元，虚增营
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)
南方航空巨亏案例分析 南方航空集团公司2004年7月间曝出的巨额委托理财投资损失；随后，国家审计署广州特派办对南方航空实施了专项审计；广东证监局也在2005年10月对南方航空股份公司进行了检查。2004年绩效考核的179家中央企业中，南航集团由于重大财务违纪事件，从B级降至了C级。2006年4月底，在香港、纽约和上海三地上市的中国南方航空股份有限公司宣布，2005财年巨亏17.94亿元人民币；公司将其归结为航空燃油价格持续暴涨，以及近年收购北方航空、新疆航空两家公司导致的费用攀升；但这显然难以说服市场。 南方航空集团属于国有大型企业，在银行贷款方面具备良好的信誉凭证，不用任何抵押即可以从每个商业银行获得10至20亿元的贷款。用银行的钱来进行投资理财，确实是赚钱的商机。南航集团从2001年就开始进行委托理财业务；与南航集团有过委托理财业务的有汉唐证券、中关村证券、世纪证券。南航集团调集巨额资金乃至账外资金进行委托理财，其中仅流向深圳世纪证券公司的委托理财资金即达12亿元。 南航给世纪证券的委托理财资金基本上被世纪证券用于重仓持有南航集团旗下的南方航空(600029.SH)。南方航空2003年7月25日上市，当时因“非典”的影响，南方航空上市首日收于3.88元，是四大上市航空公司中股价最低的。世纪证券在此低位入货，3个月不到，南方航空从4.2元上涨到6.8元，升幅超过60％，世纪证券也获得了丰厚的账面利润。但随后，在油价不断攀升的压力下，航空股开始萎靡不振，世纪证券因此损失惨重。从世纪证券账面上看，南航委托理财的12亿资产已经无法偿还。也正是由于对南航所形成的巨大债务压力，世纪证券被迫走上重组之路。世纪证券无力归还南航集团12亿元委托理财中的7.15亿元，南航集团无奈只得将其实行债转股。 2005年8月，南航集团副总裁兼上市公司董事彭安发、南航集团财务部部长的陈利明因涉嫌违法，先后被司法机关依法逮捕；2006年3月二人被广东省反贪局移交广州市检察院起诉。2006年10月16日，中国南方航空集团原财务部部长陈利民因涉嫌挪用、贪污、受贿等罪，接受广州市中级法院公开庭审。据检察机关侦查证实，2001年8月至2005年5月，陈利民利用经办委托理财的职务便利，采用先办事，后请示或不请示；只笼统汇报理财收益，不汇报合作对象或隐瞒不报等方式，大肆超范围地开展委托理财业务，已侵吞集团部分理财收益，收受回扣；超权限地从银行贷款供个人、朋友注册公司、经营所用；收受汉唐证券、世纪证券、姚壮文贿赂近5400万元，挪用公款近12亿元，贪污公款1200多万元。 案例简评：南航集团的委托理财业务，实际上是南航集团用自己的钱，借助于证券公司进行操作自己的股票。从法律法规方面来说，不论是国有资金入股市炒股，还是利用自有资金操作自己股票，都是被明令禁止的。 从内部控制的角度说，南航集团几十亿的委托理财业务集中于公司2-3个人的运作，企业决策层、党委、内部审计监管没有跟上，虽然不能肯定存在管理层纵容，但是可以肯定地说是对重大投资监控不到位；个人收受贿赂、挪用和贪污公款，反映了关键人员的道德败坏和企业基本内部控制的缺失或管理层凌驾等问题。另外，中国的金融体制也为这种现象提供了便利。 （1）建立正确的风险文化和意识 收益与风险是共存的。建立正确的风险文化和意识，就是要不能因为强调利润和规模增长，把业绩提高依赖于高风险业务，而忽视从事高风险业务的高风险性。 （2）完善高风险业务控制制度，并加强监督检查