失效分析的思路和方法ppt课件
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可靠性分析--失效分析-PPT
失效分析的对象可以是一个完整的电子产品设备，一块 单板也可以是一个元器件，但制定分析程序的基本原则 是一致的。如下：
先方案后操作 先安检后通电 先弱点后强点 先静态后动态 先外部后内部 先宏观后微观
先外设后主机 先电源后负载 先一般后特殊 先公用后专用 先简单后复杂 先主要后次要 先断电后换件 先无损后破坏 最后一定要对每一项工作做好认真的笔记，以提高失效分
• 失效分析
失效分析(Failure Analysis)的定义
失效分析是通过对失效的元器件进行必要的电、物 理、化学检测，并结合元器件失效前后的具体情况 进行 技术分析，以确定元器件的失效模式、失效机 理和造成 失效的原因。 失效分析既要从本质上研究元器件自身的 不可靠性 因素，又要分析研究其工作条件、环境应力和 时间 等因素对器件发生失效所产生的影响。 失效分析在 可靠性设计、材料选择、工艺制造和使 用维护等方面都 为有关人员提供各种科学依据。
提出预防措施及设计改进方法 根据机理分析，提出消除产生失效的办法和建议 反馈到设计、工艺、使用单位等各个方面，以便控制 乃
至完全消除主要失效模式的出现
发挥团队力量，提出防止产生失效的设想和建议 包括材料、工艺、电路设计、结构设计、筛选方法和 条
件、使用方法和条件、质量控制和管等方面
失效模式就是元器件失效的表现形式 半导体器件：开 路、短路、无功能、特性退化(劣化) 一般通过观察或 电性能测试就能发现
确定失效机理，需要选用分析、试验和观测设备对失效 样品 进行仔细分析，验证失效原因的判断是否属实。
有时需要用合格的同种元器件进行类似的破坏性试验， 观察 是否产生相似的失效现象，通过反复验证。
以失效机理的理论为指导，对失效模式、失效原因进行 理论 推理，并结合材料性质、有关设计和工艺的理论及 经验，提 出在可能的失效条件下导致该失效模式产生的 内在原因或具 体物理化学过
失效分析步骤与方法 PPT
1、摄影与光学显微术 • 本厂有0-400倍得光学显微镜与影象摄取装
置,基本上可以含盖整个分析过程需要得光 学检查
– 每个元件都需要记录一般状态得全景照片与特 殊细节得一系列照片
– 不涉及分析结果或最终结论得照片可以在报告 中不列入
拥有但不需要总比需要但没有要好
四、失效分析技术
• 光学显微镜作用
– 用来观察器件得外观及失效部位得表现形状、 分布、尺寸、组织、结构、缺陷、应力等,如观 察器件在过电应力下得各种烧毁与击穿现象,芯 片得裂缝、沾污、划伤、焊锡覆盖状况等。
例:分别用红外热像仪与液晶方法获得得失效点照片
四、失效分析技术
红外热像仪
液晶
四、失效分析技术
• 7、电子扫描(SEM)及能谱分析(EDX)
– 原理:利用阴极所发射得电子束经阳极加速,由磁 透镜聚焦后形成一束直径为几百纳米得电子束 流打到样品上激发多种信息(如二次电子,背散 射电子,俄歇电子,Ｘ射线),经收集处理,形成相应 得图象,通常使用二次电子来形成图象观察,同时 通过特征Ｘ射线可以进行化学成分得分析。
四、失效分析技术
• 高级得DE-CAP设备原理图(一般用于集成电路)
四、失效分析技术
• 6、定位技术(HOT SPOT)
– 红外热像仪,液晶探测
• 原理:将失效得芯片通电,在失效点附近会有大得漏电 通过,这部分得温度会升高,利用红外热像仪或芯片表 面涂液晶用偏振镜观察(可以找到失效点,从而可以进 一步针对失效点作分析
• 严重时失效特征很明显,芯片有明显得surge mark,甚 至会使芯片开裂,塑封体炭化等
五、器件失效机理得分析
器件失效机理得内容
– 失效模式与材料、设计、工艺得关系 – 失效模式与环境应力得关系
置,基本上可以含盖整个分析过程需要得光 学检查
– 每个元件都需要记录一般状态得全景照片与特 殊细节得一系列照片
– 不涉及分析结果或最终结论得照片可以在报告 中不列入
拥有但不需要总比需要但没有要好
四、失效分析技术
• 光学显微镜作用
– 用来观察器件得外观及失效部位得表现形状、 分布、尺寸、组织、结构、缺陷、应力等,如观 察器件在过电应力下得各种烧毁与击穿现象,芯 片得裂缝、沾污、划伤、焊锡覆盖状况等。
例:分别用红外热像仪与液晶方法获得得失效点照片
四、失效分析技术
红外热像仪
液晶
四、失效分析技术
• 7、电子扫描(SEM)及能谱分析(EDX)
– 原理:利用阴极所发射得电子束经阳极加速,由磁 透镜聚焦后形成一束直径为几百纳米得电子束 流打到样品上激发多种信息(如二次电子,背散 射电子,俄歇电子,Ｘ射线),经收集处理,形成相应 得图象,通常使用二次电子来形成图象观察,同时 通过特征Ｘ射线可以进行化学成分得分析。
四、失效分析技术
• 高级得DE-CAP设备原理图(一般用于集成电路)
四、失效分析技术
• 6、定位技术(HOT SPOT)
– 红外热像仪,液晶探测
• 原理:将失效得芯片通电,在失效点附近会有大得漏电 通过,这部分得温度会升高,利用红外热像仪或芯片表 面涂液晶用偏振镜观察(可以找到失效点,从而可以进 一步针对失效点作分析
• 严重时失效特征很明显,芯片有明显得surge mark,甚 至会使芯片开裂,塑封体炭化等
五、器件失效机理得分析
器件失效机理得内容
– 失效模式与材料、设计、工艺得关系 – 失效模式与环境应力得关系
《失效分析案例》课件
02
失效分析的方法与技术
介绍了各种失效分析的方法和技术，如外观检查、化学分析、金相切片
、扫描电子显微镜等，以及它们在失效分析中的应用。
03
失效分析案例介绍
列举了一些典型的失效分析案例，包括电子产品、机械零件、复合材料
等，详细介绍了这些案例的失效模式、失效机理和失效原因。
失效分析的展望
失效分析技术的发展趋势
案例三：材料失效
总结词
材料检测、工艺优化、热处理
详细描述
针对材料失效，进行材料检测和工艺优化是关键。通过合理的热处理和加工工艺 ，可以改善材料的性能，提高其抗失效能力。同时，加强材料保护和使用合适的 涂层也是预防材料失效的重要手段。
案例四：结构失效
01 总结词
强度不足、失稳、疲劳
02
详细描述
结构失效通常表现为强度不足 、失稳和疲劳等问题。这些失 效原因可能导致建筑物、桥梁 等结构性能下降、功能丧失或 引发安全问题。
在产品维修和保障阶段，FMEA可以用于分析产品在使用过程中可能出现的问题， 预测产品的寿命和可靠性，为维修和保障计划提供依据。
05 预防与纠正措施
电子产品失效预防与纠正措施
总结词
电子产品失效预防与 纠正措施是确保电子 产品可靠性和性能的 关键。
元器件选择
选择质量稳定、可靠 性高的元器件，避免 使用次品或假冒伪劣 产品。
详细失效分析
采用各种技术和方法，深入分 析失效机制和根本原因。
验证与实施
对改进措施进行验证，并在实 际中实施，以改善产品的可靠 性和性能。
02 失效案例选择与 介绍
案例一：电子产品失效
总结词
详细描述
总结词
详细描述
机械零件的失效分析思路与基本知识介绍PPT课件
断裂裂纹发展方向等，以初步判断零件
工作过程中的受力方向，应力状态，进
而初步推断导致失效的几种可能性。
借助肉眼、放大镜
观察零件表面有无过烧，摺迭，斑疤裂
纹等热加工缺陷，有无机加工刀痕，刮
及体视显微镜对失效件进
伤，划痕等机加工缺陷,进而判断冷热加
行全面观察，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进行首先
工质量。
破坏件的判断、残骸拼凑、
失效分析工作在我国的现状
我国于1980年在中国机械工程学会材料分会内成立了失效分析委员会，
每二年组织一次全国性的机械行业失效分析学术交流会,组织全国性的失效
分析工作。自1983年起，将失效分析课程列为工科院校材料科学与工程类专
业的必修课程，清华大学、浙江大学则列为机械类或工科类学生的选修课和
研究生课程。1998年成立我国机械工程学会失效分析学会（二级独立学会）。
会漏取数据，甚至把先应取的数据被另一
提前的步骤给毁掉。例如，对一断裂件，
在还未进行断口分析前就把断口破坏进行
材质分析，因此而失去了断裂形式的判断
材料分析
（理化分析）
机会，对分析的结论也将受到影响。
验证试验
分析报告
10
2021/7/22
10
失效分析故障树法
2021/7/22
11
4. 失效分析的常用分析手段及选用原则
裂纹起始位置判断、零件
观察零件是否有腐蚀，磨损，接触疲劳
麻坑等缺陷，以及其相关件的工作情况
表面状况、油脂损失情况
及零件腐蚀情况等。
此阶段注意点
17
2021/7/22
17
4.3 痕迹分析
痕迹分析不仅可对事故和失效的发生、发展过程作出判断，并可为分析结论
工作过程中的受力方向，应力状态，进
而初步推断导致失效的几种可能性。
借助肉眼、放大镜
观察零件表面有无过烧，摺迭，斑疤裂
纹等热加工缺陷，有无机加工刀痕，刮
及体视显微镜对失效件进
伤，划痕等机加工缺陷,进而判断冷热加
行全面观察，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进行首先
工质量。
破坏件的判断、残骸拼凑、
失效分析工作在我国的现状
我国于1980年在中国机械工程学会材料分会内成立了失效分析委员会，
每二年组织一次全国性的机械行业失效分析学术交流会,组织全国性的失效
分析工作。自1983年起，将失效分析课程列为工科院校材料科学与工程类专
业的必修课程，清华大学、浙江大学则列为机械类或工科类学生的选修课和
研究生课程。1998年成立我国机械工程学会失效分析学会（二级独立学会）。
会漏取数据，甚至把先应取的数据被另一
提前的步骤给毁掉。例如，对一断裂件，
在还未进行断口分析前就把断口破坏进行
材质分析，因此而失去了断裂形式的判断
材料分析
（理化分析）
机会，对分析的结论也将受到影响。
验证试验
分析报告
10
2021/7/22
10
失效分析故障树法
2021/7/22
11
4. 失效分析的常用分析手段及选用原则
裂纹起始位置判断、零件
观察零件是否有腐蚀，磨损，接触疲劳
麻坑等缺陷，以及其相关件的工作情况
表面状况、油脂损失情况
及零件腐蚀情况等。
此阶段注意点
17
2021/7/22
17
4.3 痕迹分析
痕迹分析不仅可对事故和失效的发生、发展过程作出判断，并可为分析结论
失效分析的思路和方法课件
详细描述
02
分析系统级产品的整体性能 和失效模式，研究各组成部 分之间的相互影响。
05 失效分析的展望
失效分析技术的发展趋势
01
02
03
智能化分析
利用人工智能和大数据技 术，实现失效分析的智能 化，提高分析效率和准确 性。
多学科交叉
整合物理、化学、材料科 学等多学科知识，深入研 究失效机制，揭示失效本 质。
事件树分析法
事件树分析法是一种自下而上的归纳分析方法，通过分析 基本事件的发生概率和它们之间的逻辑关系，推导出系统 事件的概率和可能结果。
事件树分析法需要确定初始事件和后续事件，通过逻辑门 将它们连接起来，形成事件树，然后对事件树进行定性和 定量分析，找出关键事件和重要事件，评估系统事件的概 率和可能结果。
可靠性工程设计
将失效分析结果纳入产品可靠性工程 设计，优化产品设计，提高产品可靠 性和寿命。
感谢您的观看
THANKS
确定失效原因和机理 ，预防类似失效再次 发生。
为设计、材料、工艺 等方面提供改进依据 。
提高产品质量和可靠 性，降低维修和保障 成本。
失效分析的基本流程
收集失效产品或部件， 了解使用环境和条件。
01
进行深入分析，如断口 观察、化学分析、金相
检查等。
03
验证改进措施的有效性 ，进行跟踪和反馈。
பைடு நூலகம்
05
进行初步检查和测试， 记录失效现象和特征。
02
确定失效原因和机理， 提出改进措施和建议。
04
02 失效分析的思路
失效模式识别
确定失效模式
通过观察、检测和实验，识别产品或 系统的失效模式，即确定失效的表现 形式。
失效分析课件第2讲
断口分析技术
断裂件断口上的痕迹记录了载荷及外部环境对材料中裂纹萌生扩展 的作用及行为，以及裂纹形成过程的各种影响因素。分析之可以找 到断裂的原因及影响因素。
失效评估技术
把个体的失效事件转化成群体的失效概率事件进行分析，通过数理 统计方法分析零件或零件集成系统的失效或安全的可能性概率
如：临界裂纹长度 临界腐蚀速度 最大磨损量…
5.2材料失效的性能退化致因论
内因：材料内部结构的变化 材料性能退化的本质 ——涉及各种物理、化学及工程现象 外因：环境条件 材料性能退化在宏观上不一定表现出累计损伤 需要通过专门的性能测试 有些必须进行破坏性试验 材料性能退化的特征——隐蔽性 或快或慢，总需要一定时间 材料性能退化的同时，常常存在累计损 伤过程，看谁先导致失效
介质环境——整机环境、局部环境、具体环境 失效环境 应力环境——载荷的种类、大小、振动、噪声等 温度环境 其他环境，如湿度、辐射等
(1)对具体服役条件下的零部件进行具体分析，从
2.防止失效的思路
中找出主要的失效形式及主要失效抗力指标。 (2)运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、 力学的研究成果，深入分析各种失效现象的本质，以 主要失效抗力指标与材料成分、组织、状态的关系， 提出改进措施。 (3)根据“不同服枝条件要求材料强度和塑性、韧 性的合理配合”这一规律，分析研究失效零部件现行 的选材、用材技术条件是否合理，是否受旧的传统学 术观念束缚。在失效分析中常遇到一些“合法而不合 理”的技术条件规定，如果把它当成金科玉律，则会 犯分析上的错误，对防止部件失效不利。
(4)采用局部复合强化，克服零部件上的薄弱环节，
争取达到材料的等强度设计。 (5)在进行失效分析和提出防止失效的措施时，还 应做到几个结合： ①设计、材料、工艺相结合，即对形状、尺寸、材料、
《失效分析》PPT课件
弹性变形失效 疲劳断裂失效 磨损失效 蠕变失效
电子元件的失效模式通过废次品、早期失 效、试验失效等形式表现出来 。
由于软件的错误导致系统输出不满足规定的
要求，称为软件失效。 通常由软件的内在缺陷即软件故障引起。
软件的失效模式具有如下特点： 软件的失效主要由设计缺陷造成，与拷贝无关； 软件没有磨损现象； 软件通过纠错其可靠性随时间可能提高； 软件的可靠性与其使用的环境没有直接的关系； 同样的软件在同样的条件下发生失效，不能通过
2
…
n
ti
t1
t2
…
tn
F(ti)
F(t1)
F(t2)
…
F(tn)
b. 估计累积分布函数F(ti) 当产品数n≤20时 F(ti)=i/(n+1) (平均秩) F(ti)=(i-0.3)/(n+0.4) (中位秩)
当产品数n>20时 F(ti)=i/n
c. 以失效时间ti为横坐标，R(ti)为纵坐标，在直角坐 标系中作图，并连成光滑曲线，得到可靠度函数曲线。
将区间（-∞，∞）根据具体情况分为k个不相交的 区间：（a1,a2]，（a2,a3]，…，(ak,ak+1)。
子样观测值x1、x2、…、xn落在第i个区间(ai,ai+1) 的个数mi称为第i个区间的实际频数，mi/n为相应的频 率。在第i个区间内的理论概率pi由下式决定
pi=P(ai<x≤ai+1)=F0(ai+1)- F0(ai), i=1,2,…,k npi称为第i个区间内的理论频数.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
其中计算:
pi 1 exp( ti/ 293) 1 exp( ti1/ 293)
2 k (mi npi )2 36.905
电子元件的失效模式通过废次品、早期失 效、试验失效等形式表现出来 。
由于软件的错误导致系统输出不满足规定的
要求，称为软件失效。 通常由软件的内在缺陷即软件故障引起。
软件的失效模式具有如下特点： 软件的失效主要由设计缺陷造成，与拷贝无关； 软件没有磨损现象； 软件通过纠错其可靠性随时间可能提高； 软件的可靠性与其使用的环境没有直接的关系； 同样的软件在同样的条件下发生失效，不能通过
2
…
n
ti
t1
t2
…
tn
F(ti)
F(t1)
F(t2)
…
F(tn)
b. 估计累积分布函数F(ti) 当产品数n≤20时 F(ti)=i/(n+1) (平均秩) F(ti)=(i-0.3)/(n+0.4) (中位秩)
当产品数n>20时 F(ti)=i/n
c. 以失效时间ti为横坐标，R(ti)为纵坐标，在直角坐 标系中作图，并连成光滑曲线，得到可靠度函数曲线。
将区间（-∞，∞）根据具体情况分为k个不相交的 区间：（a1,a2]，（a2,a3]，…，(ak,ak+1)。
子样观测值x1、x2、…、xn落在第i个区间(ai,ai+1) 的个数mi称为第i个区间的实际频数，mi/n为相应的频 率。在第i个区间内的理论概率pi由下式决定
pi=P(ai<x≤ai+1)=F0(ai+1)- F0(ai), i=1,2,…,k npi称为第i个区间内的理论频数.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
其中计算:
pi 1 exp( ti/ 293) 1 exp( ti1/ 293)
2 k (mi npi )2 36.905
《失效分析》课件-3
3. “四M”分析思路及方法
所谓“四M”分析法，是指将Man（人）、 Machine（机器设备）、Media（环境介质）和 Management（管理）作为一个统一的系统进行 分析的方法。对于一个比较复杂的系统常采用此 种方法。依此分别进行如下四方面的分析工作
四M方法
7
3.1 失效分析的思路及方法 3. “四M”分析思路及方法
技术参量
29
3.2 失效分析的程序与步骤
4．深入分析研究 （1）失效产品的直观检查（变形，损伤情况，
裂纹扩展，断裂源）
（2）断口的宏观分析及微观形貌分析（多用扫 描电镜）
（3）无损探伤检查（涡流、着色、磁粉、同位 素、X射线、超声波等）
（4）表面及界面成分分析（俄歇能谱） （5）局部或微区成分分析（辉光光谱、能谱、 电子探针）
（6）相结构分析（X射线衍射法） （7）断裂韧性检查，强度、韧性及刚度校核
深入研究
30
3.2 失效分析的程序与步骤
5 综合分析归纳，推理判断提出初步结论
根据失效现场获得的信息、背景材料及各种实测数据，运用材
料学、机械学、管理学及统计学等方面的知识，进行综合归纳 、推理判断、分析后，初步确定失效模式并提出失效原因的初 步意见和预防措施。
故障树法
11
3.1 失效分析的思路及方法
工作程序
确定不希望发生的事件（上端事件）； 对设备的设计、制造、维修、使用等技术资料进
行分析； 采用手工或计算机合成故障树； 求出能使上端事件发生的必要且充分的最小数目
的基本事件的集合； 收集计算时必须的故障率数据； 计算上端事件发生的概率； 对基本事件的重要度作评价； 分析计算结果，提出改进措施。
防止锈蚀，防止手指
所谓“四M”分析法，是指将Man（人）、 Machine（机器设备）、Media（环境介质）和 Management（管理）作为一个统一的系统进行 分析的方法。对于一个比较复杂的系统常采用此 种方法。依此分别进行如下四方面的分析工作
四M方法
7
3.1 失效分析的思路及方法 3. “四M”分析思路及方法
技术参量
29
3.2 失效分析的程序与步骤
4．深入分析研究 （1）失效产品的直观检查（变形，损伤情况，
裂纹扩展，断裂源）
（2）断口的宏观分析及微观形貌分析（多用扫 描电镜）
（3）无损探伤检查（涡流、着色、磁粉、同位 素、X射线、超声波等）
（4）表面及界面成分分析（俄歇能谱） （5）局部或微区成分分析（辉光光谱、能谱、 电子探针）
（6）相结构分析（X射线衍射法） （7）断裂韧性检查，强度、韧性及刚度校核
深入研究
30
3.2 失效分析的程序与步骤
5 综合分析归纳，推理判断提出初步结论
根据失效现场获得的信息、背景材料及各种实测数据，运用材
料学、机械学、管理学及统计学等方面的知识，进行综合归纳 、推理判断、分析后，初步确定失效模式并提出失效原因的初 步意见和预防措施。
故障树法
11
3.1 失效分析的思路及方法
工作程序
确定不希望发生的事件（上端事件）； 对设备的设计、制造、维修、使用等技术资料进
行分析； 采用手工或计算机合成故障树； 求出能使上端事件发生的必要且充分的最小数目
的基本事件的集合； 收集计算时必须的故障率数据； 计算上端事件发生的概率； 对基本事件的重要度作评价； 分析计算结果，提出改进措施。
防止锈蚀，防止手指
失效分析的思路和方法精选PPT
失效分析的思路和方法
4.1、失效分析的常规思路
失效分析的常规思路有三种思路： 1）以失效抗力指标为主线的失效分析思路
2）以制造过程为主线的失效分析思路
3）以零件或设备为类别的失效分析思路
1.以失效抗力为主线的失效分析思路
零件的失效是由于其失效抗力与服役条件这一对矛盾的 因素相互作用的结果，当零件的失效抗力不能胜任服役条 件时，便造成了零件失效。
针对失效原因，采取措施可以防止再发生这类失效。 2）残骸拼凑分析与低倍宏观检查 找出失效分析的原因，提出克服失效的措施。 失效分析的常规思路有三种思路：
系设统计工 、2程选.是材运一和门工用综艺合相金运结用合属多种学现代、化科材学技料术的强综合度性管学理工和程。断裂物理、化学、力学的研究 设计、选材成和工果艺相，结合深入分析各种失效现象的本质：主要失效抗力指标 与材料成分、组织和状态的关系，提出改进措施。 对具体服役条件下的零件作具体分析，从中找出主要的失效分析方式及主要失效抗力指标。
3.根据“不同服役条件要求材料强度与塑性、韧性的合理配 宏观规律与微观机理相结合(断口与组织分析)
根据“不同服役条件要求材料强度与塑性、韧性的合理配合”这一原则，分析研究失效零件现行的选材、用材技术条件是否合理，是
否受旧的传合统学”术观这念的一束缚原。 则，分析研究失效零件现行的选材、用材技术 4）故障事件条定义件要准是确，否不能合在“理树”，中造是成逻否辑混受乱和旧矛盾的。 传统学术观念的束缚。
故障树分析法(Fault Tree Analysis)
故障树分析法是用数理逻辑符号，把不希望发生的 各种现象，沿其发生的经过而展开成树的形式， 分析事故发生的途径、原因以及发生概率的方法 。实际上是从已发生的失效事故出发逆着失效发 生的过程进行分析，是一个从结果到原因的所谓 逆方向分析。
4.1、失效分析的常规思路
失效分析的常规思路有三种思路： 1）以失效抗力指标为主线的失效分析思路
2）以制造过程为主线的失效分析思路
3）以零件或设备为类别的失效分析思路
1.以失效抗力为主线的失效分析思路
零件的失效是由于其失效抗力与服役条件这一对矛盾的 因素相互作用的结果，当零件的失效抗力不能胜任服役条 件时，便造成了零件失效。
针对失效原因，采取措施可以防止再发生这类失效。 2）残骸拼凑分析与低倍宏观检查 找出失效分析的原因，提出克服失效的措施。 失效分析的常规思路有三种思路：
系设统计工 、2程选.是材运一和门工用综艺合相金运结用合属多种学现代、化科材学技料术的强综合度性管学理工和程。断裂物理、化学、力学的研究 设计、选材成和工果艺相，结合深入分析各种失效现象的本质：主要失效抗力指标 与材料成分、组织和状态的关系，提出改进措施。 对具体服役条件下的零件作具体分析，从中找出主要的失效分析方式及主要失效抗力指标。
3.根据“不同服役条件要求材料强度与塑性、韧性的合理配 宏观规律与微观机理相结合(断口与组织分析)
根据“不同服役条件要求材料强度与塑性、韧性的合理配合”这一原则，分析研究失效零件现行的选材、用材技术条件是否合理，是
否受旧的传合统学”术观这念的一束缚原。 则，分析研究失效零件现行的选材、用材技术 4）故障事件条定义件要准是确，否不能合在“理树”，中造是成逻否辑混受乱和旧矛盾的。 传统学术观念的束缚。
故障树分析法(Fault Tree Analysis)
故障树分析法是用数理逻辑符号，把不希望发生的 各种现象，沿其发生的经过而展开成树的形式， 分析事故发生的途径、原因以及发生概率的方法 。实际上是从已发生的失效事故出发逆着失效发 生的过程进行分析，是一个从结果到原因的所谓 逆方向分析。
FA失效模式分析PPT课件全篇
2024/10/10
30
10/10/2024 10/10/2024
9.0 FA工程师因该具备的能力
1. 要懂基础的物理科学，对物理对电路都要有
一定的基础，否则无法解释一些本质现象，
思路也不宽。
2. 要熟悉产品封装工艺，这个是失效分析的基
础，不然没法给结论。
2024/10/10
31
10/10/2024
28
7.0 注意事项
失效样品有时是唯一的，十分宝贵。 在分析时应严格按程序进行。样品 的保管、运输、拆装、分解等过程 要注意ESD\EOS\机械应力\温湿度 环境不当损伤样品，造成新的失效， 从而无法找到原来失效的真正原因。
2024/10/10
29
10/10/2024
8.0 操作流程&制度
参见附件1、附件2、附件4
即失效\故障\损坏\失败分析
2024/10/10
2
10/10/2024
1.0 基本概念
1.2 什么是“失效模式” ? --- 失效模式是指由失效机理所引起的可观察到的物理 或化学变化（如开路、短路或器件参数的变化）。
通俗讲就是失效的表现形式。 失效模式通常从技术角度可按失效机制、失效零件 类型、引起失效的工艺环节等分类。从质量管理和可靠性 工程角度可按产品使用过程分类。
3.2 质量管理闭环系统中的重要环节。
无论是”PDCA”循环还是”6σ”理念中”DMAIC” 管理模型，缺少失效分析就不能形成闭环系统。
2024/10/10
11
10/10/2024
根据改善 效果建立
标准
3.0 意义和价值
分析原因并提 出改善措施， 制定改善计划
存在的问 题进行失 效分析
失效分析第一章ppt课件
失效模式是指构件失效后的外观形式，即可观 察的、可测量的失效的宏观特征。比如，脆性断 裂疲劳开裂、接触磨损等。
根据构件失效的宏观特征，失效模式应有五种：
(1) 变形(deformation )
(2) 断裂(fracture)
(3) 腐蚀 (corrosion)
(4) 磨损(wear)
(5) 衰减(attenuation): 微结构随时间、环境等因 素渐变弱化
20钢
Al2O3
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寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
寒假来临，不少的高中毕业生和大学 在校生 都选择 去打工 。准备 过一个 充实而 有意义 的寒假 。但是 ，目前 社会上 寒假招 工的陷 阱很多
1.3.3失效分析的综合性
产品质量管理一般实行“五要素”法管理： “人、机、料、法、环”
“人、机、料、法、环、测” 但产品的失效分析更复杂，分析人员不仅 需要有材料、工艺、结构、力学、控制、 检验等专业知识，还要懂得安装、维护、 运行、环境等工程知识，同时也要熟悉生 产过程涉及的标准、规范、规程，还包括 心理学等在内的一些管理知识。
1.1.1失效问题每时每刻都在发生，遍及各行 各业
1.1.2失效会造成巨大的经济损失
2006年11月21日发射，2007年11月18日指出，该卫星太阳能帆 寒假来临，不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是，目前社会上寒假招工的陷阱很多 板无法打开，一直不能正常工作。直接经济损失20亿RMB，间接 损失1000亿元以上。
应该指出：“失效”和“事故”是两个不同的概 念
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3.以零件或设备为类别的失效分析思路
机械产品按其类别可分为基础零件和成套设备。 对于同类零件或设备，尽管其功能各不相同，服役
条件也有很大差别，但在其工作性质上仍有诸多 相同或相通之处，因此其失效形式以及造成失效 的因素也有相同或相通之处。
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4.2 失效分析的系统工程思路与方法
系统工程是一门综合运用多种现代化科学技术的 综合性管理工程。系统工程的思路和方法是按照事物 本身的系统性，把所有要研究的问题都放进系统中加 以考察。对失效分析来说，就是把设备本身的各种破 坏因素与环境因素和人为因素当作一个系统，再运用 系统工程的分析方法来处理，最后得出失效原因。
10.断裂力学测试与分析包括材料断裂韧度测试、模拟介质条 件下的应力腐蚀以及模拟疲劳条件下的裂纹扩展参数测试
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故障树分析法(Fault Tree Analysis)
故障树分析法是用数理逻辑符号，把不希望发生的 各种现象，沿其发生的经过而展开成树的形式， 分析事故发生的途径、原因以及发生概率的方法 。实际上是从已发生的失效事故出发逆着失效发 生的过程进行分析，是一个从结果到原因的所谓 逆方向分析。
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8.X射线分析可以确定断口上的腐蚀产物、析出相或表面沉积 物，它一次可获得多种结构和成分
9.力学性能试验：做拉伸，冲击试验是为了测定失效材料的 常规力学性能，检验材料的力学性能参量是否达到设计计 算得要求。对于钢材来说，在不解剖零件的前提下，通过 测量硬度可以获得下列信息：帮助估计热处理工艺是否存 在偏差；估计材料拉伸强度的近似值；检验加工硬化或由 于过热、脱碳或渗碳、渗氮所引起的软化或硬化。
6.电子探针（EP）主要的特点是能测量几立方微米体积内材料的化学成 分，如测量细小的夹杂物或第二相的成分，检测晶界或晶界附近与晶 内相比有无元素富集或贫化。但是不能代替常规的化学分析方法确定 总体含量的平均成分，不能做H、He、Li三元素的分析
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7.俄歇能谱仪（AEM）是进行薄层表面分析的重要工具，用它 来分析Li,Be,B,C,N,O时的灵敏度比电子探针高很多，但不 能测定H和He.
零件的服役条件主要包括载荷和环境两方面的因素 。而零件的失效抗力指标一方面决定于材料因素如成分、 组织和状态等，一方面与零件的几何细节有关。
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思路图
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分析思路要点
1.对具体服役条件下的零件作具体分析，从中找出主要的失 效分析方式及主要失效抗力指标。
2.运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究 成果，深入分析各种失效现象的本质：主要失效抗力指标 与材料成分、组织和状态的关系，提出改进措施。
4.扫描电子显微镜（SEM）适合做断口上的定点观察，可以观察深孔底部 的形貌，对观察气孔、疏松、气蚀的底部情况是唯一较好的工具，适 合作拉伸、弯曲、压痕、疲劳、刀具切削等动态形变过程的观察；当 备用高温、低温装置时，可观察金属与合金的相变过程和氧化过程。 扫描的不足之处是不能分辨颜色和不能定结构。
5.透射电子显微镜（TEM）分辨率高，能区别扫描电镜不易区分的形貌细 节，能确定第二相的结构，如果配有能谱，还能测定第二相的成分。
1.设计、选材和工艺相结合 2.结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相结合 3.宏观规律与微观机理相结合(断口与组织分析) 4.实验室规律性试验研究与生产考验相结合
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2.以制造过程为主线的失效分析思路
任何零件都要经历设计、选材、热加工(铸锻焊) 、冷加工、热处理、精加工、装配等工序，如果业 己已经确认零件失效纯属于制造过程中的问题，则 可对上述诸工序一一展开分析。找出失效分析的原 因，提出克服失效的措施。
3.根据“不同服役条件要求材料强度与塑性、韧性的合理配 合”这一原则，分析研究失效零件现行的选材、用材技术 条件是否合理，是否受旧的传统学术观念的束缚。
4.用局部复合强化，克服零件上的薄弱环节，争取达到材料
的等强度设计。
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克服失效措施的几个结合
在进行失效分析和提出克服失效的措施时，还应做到几个结 合
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各个分析技术的特点
1.宏观分析技术及用肉眼或放大50倍以下的放大镜观察分析是失效分析 的基础，可以确定损坏的起源，根据断口的宏观特征可以对加载方式 、应力大小、材料的相对韧性与脆性等给以说明。
2.借助体视显微镜的分析可以进一步帮助肉眼确认断裂源和裂纹走向， 以及观察磨损或腐蚀的情况。
3.金相显微镜的分辨率低，景深小，不宜于作断口观察，但是可以通过 金相显微镜得到裂纹扩展的方式（穿晶或沿晶）
提出防止失效的措施
故障树分析指出的是特定条件下发生失效的主要 原因。例如设计不当或选材不当等。针对失效 原因，采取措施可以防止再发生这类失效。所 采取的措施不一定是针对造成失效的主要原因 ，而是根据实际生产条件采取的最有效并且经 济的方法。
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4.3 失效分析的程序和步骤
失效分析的程序可简化为“问”、“望”、“闻” 、“切”、“模”、“结”六个方面
辑混乱和矛盾。
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对于某个机械零件的失效，一般可以从以下四个方面去考虑 分枝建树过程：
1）结构设计上的问题 2）选材、加工工艺及材质上的问题 3）装配上的问题 4）使用维护中的问题 在建树过程中和初步判断时，应遵循下列步骤： 1）调查收集原始资料 2）残骸分析 3）通过模拟进行误差排除
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故障树可以反映出系统中故障的内在联系，使人一 目了然、形象地掌握这种联系并进行正确分析。 所以建树时要注意一下几点：
1）为建好故障树，要选准建树流程，然后根据主 流程确定几个分枝
2）合理处理好系统及部件的边界条件 3）对系统中各事件的逻辑关系和条件必须分析清
楚，不能有逻辑混乱和条件矛盾 4）故障事件定义要准确，不能在“树”中造成逻
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失效分析步骤
1）调查研究收集原始背景材料 2）残骸拼凑分析与低倍宏观检查 3）零件失效部位应力分析计算，必要时用实验方法
测定 4）深入实验分析 5）综合分析找出失效的原因，提出防止和改进措施
的建议 6）撰写失效分析报告
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4.4 失效分析的基本实验技术
作为失效分析的手段，需要以下试验技术：宏观和 微观断口分析技术；金相检验技术；无损探伤检 验技术；常规成分、微区成分和表面成分分析技 术；X射线衍射分析技术；实验应力分析技术；力 学性能测试技术；断裂力学测试技术等。
第四章 失效分析的思路和方法
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4.1、失效分析的常规思路
失效分析的常规思路有三种思路： 1）以失效抗力指标为主线的失效分析思路 2）以制造过程为主线的失效分析思路 3）以零件或设备为类别的失效分析思路
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1.以失效抗力为主线的失效分析思路
零件的失效是由于其失效抗力与服役条件这一对矛 盾的因素相互作用的结果，当零件的失效抗力不能胜任服 役条件时，便造成了零件失效。
3.以零件或设备为类别的失效分析思路
机械产品按其类别可分为基础零件和成套设备。 对于同类零件或设备，尽管其功能各不相同，服役
条件也有很大差别，但在其工作性质上仍有诸多 相同或相通之处，因此其失效形式以及造成失效 的因素也有相同或相通之处。
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4.2 失效分析的系统工程思路与方法
系统工程是一门综合运用多种现代化科学技术的 综合性管理工程。系统工程的思路和方法是按照事物 本身的系统性，把所有要研究的问题都放进系统中加 以考察。对失效分析来说，就是把设备本身的各种破 坏因素与环境因素和人为因素当作一个系统，再运用 系统工程的分析方法来处理，最后得出失效原因。
10.断裂力学测试与分析包括材料断裂韧度测试、模拟介质条 件下的应力腐蚀以及模拟疲劳条件下的裂纹扩展参数测试
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故障树分析法(Fault Tree Analysis)
故障树分析法是用数理逻辑符号，把不希望发生的 各种现象，沿其发生的经过而展开成树的形式， 分析事故发生的途径、原因以及发生概率的方法 。实际上是从已发生的失效事故出发逆着失效发 生的过程进行分析，是一个从结果到原因的所谓 逆方向分析。
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8.X射线分析可以确定断口上的腐蚀产物、析出相或表面沉积 物，它一次可获得多种结构和成分
9.力学性能试验：做拉伸，冲击试验是为了测定失效材料的 常规力学性能，检验材料的力学性能参量是否达到设计计 算得要求。对于钢材来说，在不解剖零件的前提下，通过 测量硬度可以获得下列信息：帮助估计热处理工艺是否存 在偏差；估计材料拉伸强度的近似值；检验加工硬化或由 于过热、脱碳或渗碳、渗氮所引起的软化或硬化。
6.电子探针（EP）主要的特点是能测量几立方微米体积内材料的化学成 分，如测量细小的夹杂物或第二相的成分，检测晶界或晶界附近与晶 内相比有无元素富集或贫化。但是不能代替常规的化学分析方法确定 总体含量的平均成分，不能做H、He、Li三元素的分析
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7.俄歇能谱仪（AEM）是进行薄层表面分析的重要工具，用它 来分析Li,Be,B,C,N,O时的灵敏度比电子探针高很多，但不 能测定H和He.
零件的服役条件主要包括载荷和环境两方面的因素 。而零件的失效抗力指标一方面决定于材料因素如成分、 组织和状态等，一方面与零件的几何细节有关。
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思路图
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分析思路要点
1.对具体服役条件下的零件作具体分析，从中找出主要的失 效分析方式及主要失效抗力指标。
2.运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、力学的研究 成果，深入分析各种失效现象的本质：主要失效抗力指标 与材料成分、组织和状态的关系，提出改进措施。
4.扫描电子显微镜（SEM）适合做断口上的定点观察，可以观察深孔底部 的形貌，对观察气孔、疏松、气蚀的底部情况是唯一较好的工具，适 合作拉伸、弯曲、压痕、疲劳、刀具切削等动态形变过程的观察；当 备用高温、低温装置时，可观察金属与合金的相变过程和氧化过程。 扫描的不足之处是不能分辨颜色和不能定结构。
5.透射电子显微镜（TEM）分辨率高，能区别扫描电镜不易区分的形貌细 节，能确定第二相的结构，如果配有能谱，还能测定第二相的成分。
1.设计、选材和工艺相结合 2.结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相结合 3.宏观规律与微观机理相结合(断口与组织分析) 4.实验室规律性试验研究与生产考验相结合
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2.以制造过程为主线的失效分析思路
任何零件都要经历设计、选材、热加工(铸锻焊) 、冷加工、热处理、精加工、装配等工序，如果业 己已经确认零件失效纯属于制造过程中的问题，则 可对上述诸工序一一展开分析。找出失效分析的原 因，提出克服失效的措施。
3.根据“不同服役条件要求材料强度与塑性、韧性的合理配 合”这一原则，分析研究失效零件现行的选材、用材技术 条件是否合理，是否受旧的传统学术观念的束缚。
4.用局部复合强化，克服零件上的薄弱环节，争取达到材料
的等强度设计。
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克服失效措施的几个结合
在进行失效分析和提出克服失效的措施时，还应做到几个结 合
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各个分析技术的特点
1.宏观分析技术及用肉眼或放大50倍以下的放大镜观察分析是失效分析 的基础，可以确定损坏的起源，根据断口的宏观特征可以对加载方式 、应力大小、材料的相对韧性与脆性等给以说明。
2.借助体视显微镜的分析可以进一步帮助肉眼确认断裂源和裂纹走向， 以及观察磨损或腐蚀的情况。
3.金相显微镜的分辨率低，景深小，不宜于作断口观察，但是可以通过 金相显微镜得到裂纹扩展的方式（穿晶或沿晶）
提出防止失效的措施
故障树分析指出的是特定条件下发生失效的主要 原因。例如设计不当或选材不当等。针对失效 原因，采取措施可以防止再发生这类失效。所 采取的措施不一定是针对造成失效的主要原因 ，而是根据实际生产条件采取的最有效并且经 济的方法。
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4.3 失效分析的程序和步骤
失效分析的程序可简化为“问”、“望”、“闻” 、“切”、“模”、“结”六个方面
辑混乱和矛盾。
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对于某个机械零件的失效，一般可以从以下四个方面去考虑 分枝建树过程：
1）结构设计上的问题 2）选材、加工工艺及材质上的问题 3）装配上的问题 4）使用维护中的问题 在建树过程中和初步判断时，应遵循下列步骤： 1）调查收集原始资料 2）残骸分析 3）通过模拟进行误差排除
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故障树可以反映出系统中故障的内在联系，使人一 目了然、形象地掌握这种联系并进行正确分析。 所以建树时要注意一下几点：
1）为建好故障树，要选准建树流程，然后根据主 流程确定几个分枝
2）合理处理好系统及部件的边界条件 3）对系统中各事件的逻辑关系和条件必须分析清
楚，不能有逻辑混乱和条件矛盾 4）故障事件定义要准确，不能在“树”中造成逻
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失效分析步骤
1）调查研究收集原始背景材料 2）残骸拼凑分析与低倍宏观检查 3）零件失效部位应力分析计算，必要时用实验方法
测定 4）深入实验分析 5）综合分析找出失效的原因，提出防止和改进措施
的建议 6）撰写失效分析报告
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4.4 失效分析的基本实验技术
作为失效分析的手段，需要以下试验技术：宏观和 微观断口分析技术；金相检验技术；无损探伤检 验技术；常规成分、微区成分和表面成分分析技 术；X射线衍射分析技术；实验应力分析技术；力 学性能测试技术；断裂力学测试技术等。
第四章 失效分析的思路和方法
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4.1、失效分析的常规思路
失效分析的常规思路有三种思路： 1）以失效抗力指标为主线的失效分析思路 2）以制造过程为主线的失效分析思路 3）以零件或设备为类别的失效分析思路
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1.以失效抗力为主线的失效分析思路
零件的失效是由于其失效抗力与服役条件这一对矛 盾的因素相互作用的结果，当零件的失效抗力不能胜任服 役条件时，便造成了零件失效。