主要失效分析仪器和主要参数36页PPT
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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
复旦大学材料失效分析ppt
材料失效分析Failure Analysis of Materials 主讲教师：杨振国主讲教师单位：材料科学系办公室：先进材料楼407室联系方式：zgyang@65642523（O）复旦大学材料科学系2013.9课程基本信息课程代码：MATE130025.01课程内容：理论(18学时) + 应用(18学时)课程网址：/s/348/t/710/平时成绩+ 读书报告+ PPT介绍成绩评定：平时成绩(30％) (30％) （40%）2第一章材料失效分析概论1.1 失效分析概况111.2 失效分析的基本概念121.3 失效分析的基本内容131.4 失效分析学科的发展历程14151.5 失效分析工作者的应有素质各国每年因失效造成的经济损失约占该国GDP的2~4%。
我国2011年、2012年的GDP分别471564 2~4%我国2011年2012年的亿元、519322亿元，以4% 估算，损失值分别高达20772亿元(2012)损失巨18862亿元(2011)、20772亿元(2012) ，损失巨大。
1.1.2失效分析的特点(1) 综合性：()综合性(2) 经济性：●因而是一门发展中的、交叉性的综合性学科基础材料的性能从理论上指明方向。
新华词典》》的定义的定义**●《●《新华词典新华词典》》: p757, 1982.*《新华词典国标GB3187可靠性基本名词术语及定义》》GB3187--8282《《可靠性基本名词术语及定义●国标GB3187的定义●《材料大辞典》的定义**师昌绪主编. 材料大辞典. 化学工业出版社, 1994, p851.●《美国金属学会手册》的定义*ASM International, 2002.●失效的新定义*失效(failure)是指产品(构件)因(failure) 是指产品(构件) 因微观结构和外观形态发生变化而不能满意地达到规定的功能。
根据其严重性失效也可称为事件(i id t)根据其严重性，失效也可称为事件(incident)、事故(accident) 或故障(fault)。
主要失效分析仪器和主要参数讲解
8
常规电参数测试设备
9
LCR参数分析仪
特点和性能： 工作频率：1～10MHz；可以 设定的直流偏压：0～200V （外置）；交流电压0～1Vrms； 电阻、电容和电感测试精度 0.05％；损耗精度为0.0005。 用途：主要用于测试阻、容和 感的容量、损耗、阻抗、电感、 电阻、品质因素和导纳等。
元器件失效分析
失效分析用主要设备 的作用和参数
相关参数用什么仪器、设备来测试 仪器、设备的极限能力
? 形貌（显微形貌）观察设备
电参数测试设备
（包括一些电参数测试的辅助性设备） 化学成分和组成分析设备 其它专项检测设备 其它辅助性设备
2
分类
仪器名称 光学显微镜（体视显微镜、金相显微镜）、扫描电子显微镜、 X射线透视系统、扫描声学显微镜。
10
漏电流测试仪
特点：施加一定的电压， 测试（或监测）样品的 漏电流状态。 性能：电压范围：0～ 650V；电流范围1uA～ 30mA；可以调整的时间 1～99s。
用途：用于测试电容器 （如电解电容器）的漏 电流。
11
耐压测试仪
特点和性能：电压范围：0～ 10KV；可设定限流模式。可 设定时间范围0～99s；漏电 流最大设定值100mA。 用途：主要用于对样品（电 容器、塑料）介质层耐压强
封、去钝化层、环 各种环境试验箱。
3
光学显微镜
体视显微镜（反射式和透射式）
特点：放大倍数较低；景深大，立体感强。
用途：器件的外观及失效部位的表面形状、尺 寸、组织、结构和缺陷等观察；有时候用于 微探针的测试。
放大倍数（目镜＋物镜）：6.3~80倍
金相显微镜
特点：放大倍数较高；景深小，空间分辨率 低，微米以下观察困难；放大倍数不连续。 用途：器件外观局部位置显微检查（体视显微 镜基础上）；器件失效点（形貌）的放大检 查。放大倍数（目镜＋物镜） ：50～2000倍
常规电参数测试设备
9
LCR参数分析仪
特点和性能： 工作频率：1～10MHz；可以 设定的直流偏压：0～200V （外置）；交流电压0～1Vrms； 电阻、电容和电感测试精度 0.05％；损耗精度为0.0005。 用途：主要用于测试阻、容和 感的容量、损耗、阻抗、电感、 电阻、品质因素和导纳等。
元器件失效分析
失效分析用主要设备 的作用和参数
相关参数用什么仪器、设备来测试 仪器、设备的极限能力
? 形貌（显微形貌）观察设备
电参数测试设备
（包括一些电参数测试的辅助性设备） 化学成分和组成分析设备 其它专项检测设备 其它辅助性设备
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分类
仪器名称 光学显微镜（体视显微镜、金相显微镜）、扫描电子显微镜、 X射线透视系统、扫描声学显微镜。
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漏电流测试仪
特点：施加一定的电压， 测试（或监测）样品的 漏电流状态。 性能：电压范围：0～ 650V；电流范围1uA～ 30mA；可以调整的时间 1～99s。
用途：用于测试电容器 （如电解电容器）的漏 电流。
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耐压测试仪
特点和性能：电压范围：0～ 10KV；可设定限流模式。可 设定时间范围0～99s；漏电 流最大设定值100mA。 用途：主要用于对样品（电 容器、塑料）介质层耐压强
封、去钝化层、环 各种环境试验箱。
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光学显微镜
体视显微镜（反射式和透射式）
特点：放大倍数较低；景深大，立体感强。
用途：器件的外观及失效部位的表面形状、尺 寸、组织、结构和缺陷等观察；有时候用于 微探针的测试。
放大倍数（目镜＋物镜）：6.3~80倍
金相显微镜
特点：放大倍数较高；景深小，空间分辨率 低，微米以下观察困难；放大倍数不连续。 用途：器件外观局部位置显微检查（体视显微 镜基础上）；器件失效点（形貌）的放大检 查。放大倍数（目镜＋物镜） ：50～2000倍
《失效分析》PPT课件 (2)
性变形处有裂纹出现；塑性断裂的一种典型断口是抗拉试样的杯锥 状断口，杯部呈纤维状特征，锥部呈浅灰色的光滑区，并与杯部或 45o角。塑性断口微观形态主要为韧窝。根据韧窝的形状可分析断 裂时所受应力的性质，如韧窝为等轴，受正应力作用，如杯锥状断 口的杯部。韧窝为拉长呈方向性，受剪切应力或撕裂应力作用，如 杯锥状断口的锥部。韧窝的大小与形核数量、材料韧性、温度、应 变速率有关；材料韧性好、夹杂或第二相粒子少、温度高、应变速 率慢则韧窝尺寸大；反之则韧窝尺寸小。
精选ppt
5
机械构件失效的主要形式
变形失效 断裂失效 腐蚀失效 磨损失效
精选ppt
6
变形失效
弹性变形失效----弹性变形过量，虽表面未发现任何
损伤痕迹，但弹性性能已达不到原设计要求。例如汽 车弹簧，经长期使用后松弛性能降低导致不能起缓冲 作用塑性变形失效
塑性变形失效----变形量超过极限，不能再使用。经
长期运转后的汽轮机叶片逐渐伸长发生塑性变形而与 壳体相接触，使汽轮机不能正常运行。
蠕变变形失效----零件长期在高温和应力作用下，即
使小于屈服应力也会缓慢地产生塑性变形，这种现象 称为蠕变，当蠕变变形量超过规定数值后就会失效， 甚至产生蠕变断裂。
高温松弛失效----零件在高温下失去弹性功能而导致
只有在晶界被弱化时才会产生沿晶断裂。
晶界弱化的基本原因----材料本身或环境介质或高温的作用
*晶界沉淀相造成的沿断裂----由晶界的夹杂和第二相沉淀所 造成的，晶界上的析出相通常是不连续的，呈球状、棒状或树枝 状，晶界沉淀相越多，断裂应力越低
*杂质元素在晶界偏聚造成沿晶脆断----如Ge、Sn、N、P、As、 Sb、Bi、S、Se、Te等。低合金钢的第二类回火脆性（合金钢在 回火后慢冷或在375~560oC等温产生晶界脆化和沿晶断裂）。
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机械构件失效的主要形式
变形失效 断裂失效 腐蚀失效 磨损失效
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6
变形失效
弹性变形失效----弹性变形过量，虽表面未发现任何
损伤痕迹，但弹性性能已达不到原设计要求。例如汽 车弹簧，经长期使用后松弛性能降低导致不能起缓冲 作用塑性变形失效
塑性变形失效----变形量超过极限，不能再使用。经
长期运转后的汽轮机叶片逐渐伸长发生塑性变形而与 壳体相接触，使汽轮机不能正常运行。
蠕变变形失效----零件长期在高温和应力作用下，即
使小于屈服应力也会缓慢地产生塑性变形，这种现象 称为蠕变，当蠕变变形量超过规定数值后就会失效， 甚至产生蠕变断裂。
高温松弛失效----零件在高温下失去弹性功能而导致
只有在晶界被弱化时才会产生沿晶断裂。
晶界弱化的基本原因----材料本身或环境介质或高温的作用
*晶界沉淀相造成的沿断裂----由晶界的夹杂和第二相沉淀所 造成的，晶界上的析出相通常是不连续的，呈球状、棒状或树枝 状，晶界沉淀相越多，断裂应力越低
*杂质元素在晶界偏聚造成沿晶脆断----如Ge、Sn、N、P、As、 Sb、Bi、S、Se、Te等。低合金钢的第二类回火脆性（合金钢在 回火后慢冷或在375~560oC等温产生晶界脆化和沿晶断裂）。
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
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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
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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
失效分析案例ppt课件
2023最新整理收集 do something
风电塔架的失效分析
ppt精选版
1
失效分析思路
• 调查收集背景资料 • 试样检验分析：材料的化学成分，金相组织，力学性能等 • 深入分析：断口的宏观及微观形貌分析，无损探伤检查等 • 综合分析归纳，确定失效原因 • 结论 • 改进措施
ppt精选版
2
目录
8
2.2 断口形貌
1、宏观形貌分析
图4 塔筒内部裂纹宏观形貌照片
失效风电塔架的塔筒内部裂纹宏观形貌： • 裂纹的早期扩展阶段，裂纹扩展平稳，属于慢应变速率条件下的宏
观脆性断裂。（图4上） • 裂纹扩展的末期（即裂纹末端），裂纹起伏台阶特征明显，表明裂
纹扩展进入复杂应力区p，pt精但选尚版 未进入失稳快速扩展阶段。（图4下）9
ppt精选版
4
图1 失效的风电塔架
图2 环焊缝17#的开裂
经过近三年的运行该塔于2010年1月塔身的第17道环焊缝（自上 而下）发生开裂。经宏观观察，裂纹长2500mm，最大张开处张 开50mm（图2）。随后进行抢修及失效分析。
ppt精选版
5
2、失效分析
2.1材料特性
2.2断口形貌 宏观形貌分析 微观形貌分析
1、宏观形貌分析
图5 塔筒外部裂纹宏观形貌照片
• 在裂纹近中段发现一处调整台阶，即裂纹源，也是重点取样与分析 部位（虚线框所围区域）。
ppt精选版
10
1、宏观形貌分析
• 裂纹源是一个近表面的焊接 缺陷，随后疲劳扩展，断口 上的海滩花样是疲劳扩展的 依据，扩展区断口上的剪切 唇是塑性断裂的基本特征形 貌。
声波。 • 定期检查塔架，及时发现问题，解决问题。
ppt精选版
风电塔架的失效分析
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1
失效分析思路
• 调查收集背景资料 • 试样检验分析：材料的化学成分，金相组织，力学性能等 • 深入分析：断口的宏观及微观形貌分析，无损探伤检查等 • 综合分析归纳，确定失效原因 • 结论 • 改进措施
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8
2.2 断口形貌
1、宏观形貌分析
图4 塔筒内部裂纹宏观形貌照片
失效风电塔架的塔筒内部裂纹宏观形貌： • 裂纹的早期扩展阶段，裂纹扩展平稳，属于慢应变速率条件下的宏
观脆性断裂。（图4上） • 裂纹扩展的末期（即裂纹末端），裂纹起伏台阶特征明显，表明裂
纹扩展进入复杂应力区p，pt精但选尚版 未进入失稳快速扩展阶段。（图4下）9
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图1 失效的风电塔架
图2 环焊缝17#的开裂
经过近三年的运行该塔于2010年1月塔身的第17道环焊缝（自上 而下）发生开裂。经宏观观察，裂纹长2500mm，最大张开处张 开50mm（图2）。随后进行抢修及失效分析。
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2、失效分析
2.1材料特性
2.2断口形貌 宏观形貌分析 微观形貌分析
1、宏观形貌分析
图5 塔筒外部裂纹宏观形貌照片
• 在裂纹近中段发现一处调整台阶，即裂纹源，也是重点取样与分析 部位（虚线框所围区域）。
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10
1、宏观形貌分析
• 裂纹源是一个近表面的焊接 缺陷，随后疲劳扩展，断口 上的海滩花样是疲劳扩展的 依据，扩展区断口上的剪切 唇是塑性断裂的基本特征形 貌。
声波。 • 定期检查塔架，及时发现问题，解决问题。
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主要失效分析仪器和主要参数
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多功能焊接强度测试仪（DAGE400）
用途：主要用于IC芯片上芯片粘 结状态、键合线键合状态的评价； 主要测试项目包括：键合强度试 验、芯片剪切强度试验和BGA焊 球剪切力试验。 相关参数：测试精度为各传感器 的各测试满量程的正负百分之 0.25。 传感器包括Wire Pull传感器3个 （100g 、1kg 、10kg)、die shear传感器2个(5kg 、100kg)； ball shear传感器1个(250g)
形貌观察设备 常规电参数测试设
高阻仪、LCR参数测试仪、漏电流测试仪、耐压测试仪、晶 体管图示仪、网络分析仪、频谱分析仪、模拟信号源、全集 参数测试仪，其它常用电参数辅助性测试设备有频率计、功 率计、微安计、直流电源、微欧计、示波器等。
备（包括一些辅
助性的测试设备） 成数字多路跟踪曲线分析仪、半导体参数测试仪、集成电路
8
常规电参数测试设备
9
LCR参数分析仪
特点和性能： 工作频率：1～10MHz；可以 设定的直流偏压：0～200V （外置）；交流电压0～1Vrms； 电阻、电容和电感测试精度 0.05％；损耗精度为0.0005。 用途：主要用于测试阻、容和 感的容量、损耗、阻抗、电感、 电阻、品质因素和导纳等。
14
晶体管图示仪
用于检测样品端口静态特性。
可测试的半导体器件包括二极 管、晶阀管、MOSFET、双极晶 体管、光电器件和JFET等。 可加、晶至1500V 电压，电流 1nA/DIV-200mA/DIV ；中功率 的测试范围（最大20A/2KV）。
15
半导体参数测试分析仪器（4155）
· 三种基本的半导体测量：I，I-V，和 准静态的C-V； · 可编程电压源：±100V可编程源/函 数发生器，±100V可编程直流电压源 · 基本精度：0.5% · 高分辨率：1fA · 准静态C-V：0.1~1999pF,dc电压斜率 1mV/s~1V/s，增量为1mV/s 4145
《仪器分析》幻灯片PPT
〔三〕物质对光的选择性吸收 当辐射光通过某物体时〔气、液、固〕。
其中某些频率的光被物质选择性吸收， Io I , 即局部辐射能被转移到了物质的原子或分 子上，从而使这些粒子的能级发生跃迁〔基 态 激发态〕。
物质对光产生选择性吸收必须符合：
因为不同物质，分子构造不同，跃迁时 能级差不同，决定了其对光的选择性吸收。
激发态的分子〔原子〕不稳定〔瞬间〕，
吸收光谱法
分子吸收光谱法：物质分子在辐射能作用下，分子内部能 级发生跃迁，产生分子吸收光谱，据此建立的分析方法。 〔UV、 VIS 、 IR)
原子吸收光谱法〔基于被测元素基态原子在蒸气状态下对 特征电磁辐射的吸收而进展元素定量分析的方法----金属元 素〕
核磁共振波谱法〔在外磁场作用下，用10—100m无线电波 照射分子，可引起分子中某种核的能级跃迁，使原子核从 低能级跃迁到高能级，即核磁共振，且在某些特定磁场强 度处产生强弱不同的吸收信号。以吸收信号频率对信号强 度作图---NMR波谱图--- NMR 法〕
电磁辐射和电磁波谱
〔一〕电磁辐射
光为电磁辐射，又称电磁波，是宇宙间的一 种能量形式，以极高速度通过空间传播〔 无线电波〕。具有波粒二象性，即波动性和粒 子性。
波动性：
其中 : 波数〔cm-1)
例 计算 =200nm
=?
=?
粒子性：
一个光子具有的能量
h: planck (6.626×10-34 J·S； 6.626 ×10-27 erg ·S) 1eV=1.602 ×10-12 erg = 1.602 ×10-19 J 由上式知，光子越短，越高，E越大
解：
Lambert-Beer定律的应用条件
1.单色光〔复色光失效〕 2.稀溶液 3.可见光、紫外线、红外线 4.气体、液体、透明均质固体 5.吸收值具有加合性，如溶液中有2种或2种以上组 分共存且不互相影响性质，此定律仍然适用，那么： A总=A1 +A2 +…+An 这是测定混合物的依据。
零件失效分析2失效分析基础知识PPT课件
第23页/共120页
键槽应力集中导致齿轮轴疲劳断裂
初始裂 纹源
裂纹扩 展区
最终瞬 断区
第24页/共120页
键槽
2.2 应力集中与零件失效 ➢ 应力集中与应力集中系数 ➢ 应力集中对零件失效的影响 ➢ 降低应力集中的措施
第25页/共120页
零件的几何形状发生突变，会造成应力的重新分配， 也会造成应力集中。
第34页/共120页
➢ 影响应力集中与断裂失效的因素
力学性能：硬度越高，脆性越大，塑性韧性越低， 应力集中作用越强烈，裂纹扩展速率越大；
第35页/共120页
➢ 影响应力集中与断裂失效的因素 零件几何形状：
断裂部位
第36页/共120页
零件应力状态： 举例：
上海汽车锻造总厂生产的汽车钢板弹簧产生早期 失效，综合分析发现：表面存在较多较深的弹坑及局 部脱碳。
含孔的矩形棒在拉应力作用下应力集中的情况
第26页/共120页
变截面过渡圆角处的应力分布
理论应力集中系数
Kt
max 平均
第27页/共120页
应力集中系数手册
典型结构的应力集中曲线
几何突变零件承受单向静拉伸时的Kt值
第28页/共120页
典型结构的应力集中曲线
几何突变零件承受静弯曲载荷时的Kt值
第55页/共120页
➢ 振动时效 (Vibration Stress Relief, VSR) ➢ 锤击、喷丸、滚压
第56页/共120页
振动等离子熔覆过程示意图
第57页/共120页
0Hz
50Hz
75Hz
100Hz
125Hz
第58页/共120页
150Hz
100Hz时，熔覆层出现罕见的分层现象
键槽应力集中导致齿轮轴疲劳断裂
初始裂 纹源
裂纹扩 展区
最终瞬 断区
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键槽
2.2 应力集中与零件失效 ➢ 应力集中与应力集中系数 ➢ 应力集中对零件失效的影响 ➢ 降低应力集中的措施
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零件的几何形状发生突变，会造成应力的重新分配， 也会造成应力集中。
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➢ 影响应力集中与断裂失效的因素
力学性能：硬度越高，脆性越大，塑性韧性越低， 应力集中作用越强烈，裂纹扩展速率越大；
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➢ 影响应力集中与断裂失效的因素 零件几何形状：
断裂部位
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零件应力状态： 举例：
上海汽车锻造总厂生产的汽车钢板弹簧产生早期 失效，综合分析发现：表面存在较多较深的弹坑及局 部脱碳。
含孔的矩形棒在拉应力作用下应力集中的情况
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变截面过渡圆角处的应力分布
理论应力集中系数
Kt
max 平均
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应力集中系数手册
典型结构的应力集中曲线
几何突变零件承受单向静拉伸时的Kt值
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典型结构的应力集中曲线
几何突变零件承受静弯曲载荷时的Kt值
第55页/共120页
➢ 振动时效 (Vibration Stress Relief, VSR) ➢ 锤击、喷丸、滚压
第56页/共120页
振动等离子熔覆过程示意图
第57页/共120页
0Hz
50Hz
75Hz
100Hz
125Hz
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150Hz
100Hz时，熔覆层出现罕见的分层现象
分析仪器的最新分析技术及仪器发展状况一ppt课件
分析仪器的发展概况
第一代分析仪器 ： 是较为简单的设备，如：天平、滴管等
第二代分析仪器
： 1930年—1960年，人们使用特定的传感器 把要测定的物理或化学性质转化为电信号，然 后用电子线路使电信号在转化为数据，如当时 的紫外及红外光谱、极谱仪等
第三代分析仪器
1960年以后微型计算机的应用，形成了第 三代分析仪器
“Lab-on-a-chip”或“μTAS” (微型全分析系统)。
主要应用于医学领域，可通过直接 活体检测分析诊断疾病，发展迅猛。
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
质谱分析
质谱：是按照原子（分子）质量的顺序排列的 图谱。
分析仪器正向智能化方向发展，发展趋 势主要表现
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
世界分析仪器事业持续快速发 展
世界分析仪器技术更新快、高科技含量 增长迅猛
分析技术和分析仪器的应用日益拓展 全球科学仪器的主要市场为美、德、日、
质谱仪 核磁共振波谱仪
能给出元素（包括同位素）和化合物的 分子量和分子结构信息；可鉴定有机化 合物
结构测定和鉴定有机化合物；能提供分 子构象和构型信息；可鉴定有机化合物
日常维持费用较高，有简易四极 矩型、高分辨磁铁场型、飞行时 间型、两台MS串联型
日常维护费用比质谱还高，高分 辨型要用液氦
X光衍射仪
原始的质谱仪是基于电磁学原理设计而成，采 用的质量分析器只能对带电粒子起分离作用， 因此，要求被研究的原子或分子转变成离子， 仪器获取的信息是离子的质量m于电荷e之比 m/e ，m/e可作为定性分析的依据，离子电流 强度可作为定量分析的依据
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
橡胶
MMC
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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1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
主要失效分析仪器和主要参数 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
主要失效分析仪器和主要参数 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非