失效分析

国家有色金属及电子材料分析测试中心作为我国有色金属检测领域的权威机构，专业从事机械零部件、工程部件等非正常断裂或腐蚀引起的工程失效分析工作。 失效分析对于提高产品质量和防止事故重演特别重要。十几年来，我们对飞机、潜艇、坦克、大功率内燃机、大容量发电机组、高压输电设备、多种重要民用设施进行了失效分析工作，取得了明显效果

失效分析工作是一个及其复杂的过程，它需要多学科相互交叉。我中心拥有先进的分析检测装备，齐全的材料分析检测方法与标准，经验丰富的专业技术队伍，可以综合分析和评价有色金属材料断裂、腐蚀失效的原因和机理；同时，中心作为独立的第三方检测机构，出具的报告客观科学准确公正，不管是对委托方还是其它方而言都是依据事实和分析测试结果来分析。

分析手段：

化学分析：重量法，容量法，分光光度法

仪器分析：辉光放电质谱、电感耦合等离子体质谱，电感耦合等离子体发射光谱，原子吸收光谱、X-射线荧光光谱、离子色谱、火花直读光谱、金属材料中气体成分分析等。

微观组织与结构分析：超高压电子显微镜，高分辨透射电子显微镜，场发射扫描电子显微镜，扫描电子显微镜，分析电镜，X射线衍射仪，金相显微镜

力学与物理性能测试：万能材料试验机及高低温装置，持久蠕变试验机，金属疲劳试验机，应力腐蚀试验机，工艺性能试验，硬度测试，金属耐候性试验，金属耐腐性能测试，金属涂层机表面测试。

服务案例：中心开展了大量失效分析工作，服务客户达数百例，部分案例如下：

1、大型热电厂换热器铜管材腐蚀断裂分析评价；

2、铁路电力机车铜导线变形失效分析；

3、切诺基汽车分动箱断裂失效分析；

4、大功率柴油发动机曲轴及动力箱失效分析；

5、特种功能陶瓷失效分析等；

6、大型制氧机冷箱主冷管微爆穿孔失效分析

7、坦克铸铝冷却风扇断裂失效分析

8、军工用氧化铍事故的应急分析及事故原因分析

9、铁路电气化电缆支架及相关另部件失效分析

10、华北输电线路支架失效分析

11、内燃机车发动机气缸失效分析

12、坦克发动机气缸盖失效分析

13、合成纤维生产线送料杆失效分析

14、铲车用轴断裂失效分析

15、民用各种供水、供热设备的管道和各种阀门的失效分析

16、铝基复合材料断裂机制的分析

17、油田用钢丝绳失效原因的分析

18、人体植入材料断裂失效分析

19、汽车发动机盖用铸造铝－硅合金断裂分析，

20、飞机发动机解剖分析

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案例介绍

大型制氧机冷箱主冷管微爆穿孔失效分析

某煤化工公司的制氧机在启用不久后出现了冷箱主冷管弯道内弧处穿孔失效，给该企业造成了巨大损失。为防止此类事故再次发生，针对大型制氧机冷箱主冷管微爆穿孔事故开展了失效分析，成功找到了事故的根源，主要原因是液氧流动死区干蒸发形成的有机物结晶并富集在管壁内侧，静电放电时引起微爆燃烧而穿孔，且失效部位在焊缝处；采用高镍、锰不锈钢冷铁衬套，正是这种材料加速了爆炸燃烧的剧烈程度。建议企业加强设备运行管理，降低液氧中有机物含量，改进冷铁类型等措施来防止穿孔事故。

客户反馈意见及评价：数据准确，分析到位，找到了事故的根源，避免类似事故的再次发生

失效分析方法主要有五种，分别是：

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。

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。

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横截面结构的过程。通过切片分析可以得到反映PCB（通孔、镀层等）质量的微观结构的丰富信息，为下一步的质量改进提供很好的依据。

4、扫描电子显微镜分析。

扫描电子显微镜（SEM）是进行失效分析的一种最有用的大型电子显微成像系统，其工作原理是利用阴极发射的电子束经阳极加速。扫描电镜图像景深远远大于光学显微镜，是针对金相结构、显微断口以及锡须等不平整样品的重要分析方法。

5、光电子能谱（XPS）分析。

样品受X射线照射时，表面原子的内壳层电子会脱离原子核的束缚而逸出固体表面形成电子，测量其动能Ex,可得到原子的内壳层电子的结合能Eb,Eb因不同元素和不同电子壳层而异，它是原子的“指纹”标识参数，形成的谱线即为光电子能谱（XPS）。

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