各类材料失效分析方法（二）

1、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。

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， 试验机等

2、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，韧性，良好的环境抗力等特点，因此在实际生产中得以应用。

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）

3、涂层/镀层失效分析

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

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。